新建连云港至盐城铁路途经大范围海相软土区域,铁路工程对路基变形要求较高,因此需要对具有高含水量、高压缩性和低承载力等特点的软土进行加固。本文以连盐铁路灌云试验段为依托,基于现场数据对新型钉型双向搅拌桩加固铁路软土路基的性状开展研究。论文主要研究内容及成果如下:(1)基于灌云试验段实测数据,采用ABAQUS有限元建立了11组搅拌桩复合地基单桩静载试验模型,包括1组常规等直径搅拌桩和10组扩大头尺寸不同的钉型搅拌桩,开展了钉型双向搅拌桩扩大头尺寸优化设计的研究。通过有限元软件二次开发,在模型的水泥土材料中考虑了应变软化效应,以使计算结果更接近真实情况。结果表明,搅拌桩的破坏模式、单桩极限承载力和残余承载力随着扩大头形状的有序改变发生了明显的变化,对于钉型双向搅拌桩扩大头的优化设计能够提供参考。(2)结合现场成桩质量检测结果,通过对比钉型双向搅拌桩和单向搅拌桩的成桩质量检测结果,展示了新型钉型双向搅拌桩搅拌均匀性强,且桩身强度高的特点。分析了单向搅拌桩、钉型双向搅拌桩和等直径双向搅拌桩的荷载及传递规律。监测了路堤荷载下复合地基地表沉降、桩土应力比、桩体荷载分担、超静孔隙水压力和侧向位移等。结果表明,相较于单向搅拌桩和双向搅拌桩,钉型双向搅拌桩能够快速承担更多荷载,钉型双向搅拌桩的使用可以在保证加固效果的前提下减小施工成本。(3)分层沉降表明钉型双向搅拌桩复合地基的软弱下卧层承担荷载较小,以实测沉降为基础,对总沉降及工后沉降进行了预测。经研究钉型双向搅拌桩加固软土路基的机理,总结了钉型搅拌桩复合地基“沉降小,固结快”的特点。本文将根据实测数据预测得到的总沉降,与基于室内试验和原位测试计算得到的结果进行比较,对搅拌桩复合地基的沉降计算做出建议;将根据时间-沉降曲线反演得到的复合地基固结系数,与室内试验和原位测试得到的结果进行比较,对搅拌桩复合地基的固结计算做出建议。(4)基于前文工作,本文提出了钉型双向搅拌桩最佳扩大头尺寸的确定方法,并进行了验证。对《钉型水泥土双向搅拌桩复合地基技术规程》中建议的沉降计算方法做出了优化;通过对比单向搅拌桩和钉型双向搅拌桩复合地基的沉降随时间发展规律,对前述的搅拌桩复合地基固结计算方法进行了修正,得到了适用于钉型双向搅拌桩复合地基的固结系数计算方法,并采用其他钉型双向搅拌桩复合地基工程进行了验证。