本文基于西南地区软土地质情况,针对具体铁路工程桩基具体设计问题,现场测试对比分析水泥粉煤灰碎石桩(CFG)、水泥搅拌桩和挤密螺纹桩的加固效果与加固方案。通过有限元法建立群桩模型系统,分析了螺纹桩加固软土地基荷载传递特性和地基附加应力变化规律,提出沉降是控制软土地基加固的重要设计指标。并应用Mindlin-Geddes解原理给出了地基土竖向附加应力解,并计算出了螺纹桩侧摩阻力增大系数,通过理论分析研究了螺纹桩加固软土地基的沉降计算公式,并通过数值模拟分析研究了螺纹桩桩长、桩径、桩距、桩身螺纹间距、褥垫层以及地层土质对地基沉降的影响规律,得出螺纹桩参数的设计优化取值区间。通过沉降分析结果得出,螺纹桩软土复合地基的加固区沉降较小,仅占5%左右,而下卧层沉降占比高达95%左右,因此提出软土复合地基处理时,应结合土层特性合理选择桩长或对下卧层进行深化处理的建议。研究过程中,鉴于复合地基传统设计方法存在被动的重复分析对比优选,设计方案数量有限的缺点。提出采用数学方法与计算机技术相结合,应用最优控制理论来进行工程设计。基本思路是:建立数学模型→选择优化算法→优化设计→最优结论,属于主动设计,有大量的可行方案可选,并且能够在可行条件下达到最优。并针对螺纹桩加固软土地基按照沉降控制建立优化模型,确定了优化目标函数和设计变量约束条件。应用数值优化软件,根据设计变量约束函数类型合理选择非线性二次规划(SQP)算法,将优化模型应用于工程实例进行验证,在保障工程设计性能要求特别是沉降控制的条件下寻得最优值,能够大大节省用桩量。加固软土地基优化设计模型在应用过程中也存在参数设置繁琐,建立目标函数和约束条件困难的问题,应结合可靠度理论进行改进和简化,并进行软件二次开发,方便工程应用,是今后重点研究的方向。该论文有图78幅,表15个,参考文献150篇。