高速鐵路CFG樁畢業(yè)設(shè)計論文

1、XX大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 頁第一章 緒論隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展和基本建設(shè)規(guī)模的擴(kuò)大，我國的地基處理技術(shù)得到了迅猛發(fā)展。在基礎(chǔ)工程設(shè)計中，通常首先會考慮使用條形基礎(chǔ)、片筏基礎(chǔ)等淺基礎(chǔ)形式，當(dāng)其不能滿足承載力或變形要求時，會輔以地基處理措施，形成復(fù)合地基。本文主要通過具體工程實(shí)例京滬高速鐵路廊坊段運(yùn)用CFG樁復(fù)合地基處理軟土地質(zhì)條件，進(jìn)行京邊軟土地區(qū)CFG樁復(fù)合地基設(shè)計研究工作。圖1-1 京滬高速鐵路平面示意圖1.1 京滬高速鐵路概述1.1.1京滬高鐵正線主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)高速正線主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為：鐵路等級為高速鐵路；無砟軌道技術(shù)正線數(shù)目為雙線；設(shè)計速度為350km/h，初期運(yùn)營速度是300km/h。跨線

2、列車運(yùn)營速度是200km/h及以上；線間距為5.0m；最小曲線半徑一般是7000m；但困難時是5500m；最大設(shè)計坡度是20；到發(fā)線有效長度為650m；采用的牽引種類是電力的；列車類型屬動車組；列車運(yùn)行控制方式為自動控制；行車指揮方式是綜合調(diào)度。1.1.2高速鐵路路基沉降控制標(biāo)準(zhǔn)依照新建時速300-350公里客運(yùn)專線鐵路設(shè)計暫行規(guī)定（上、下）（鐵建設(shè)【2007】42號）和客運(yùn)專線無砟軌道鋪設(shè)條件評估技術(shù)指南（鐵建設(shè)【2006】158號）的限制及經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)以往工程的實(shí)際研究成果，路基的沉降量需用一定的限制，本設(shè)計對路基的沉降提出必須滿足的兩個要求：一、路基工后沉降量須控制在15mm以內(nèi)；二、路基

3、工后過渡段的沉降量須控制在5mm以內(nèi)。廊坊地段及其周邊的地質(zhì)情況大致如下：北京至廊坊為沖、洪積平原，地勢由西北向東南緩傾；廊坊至武清及滄州至濟(jì)南以北為沖積平原，廊坊至武清地勢由西北向東南緩傾。根據(jù)以上廊坊地段的工程地質(zhì)條件，人為本區(qū)段為松軟土地質(zhì)，宜采用CFG樁板結(jié)構(gòu)的復(fù)合地基進(jìn)行設(shè)計，本文以CFG樁板結(jié)構(gòu)復(fù)合地基的概論、設(shè)計思路及設(shè)計步驟為內(nèi)容進(jìn)行逐一說明。1.2 CFG樁復(fù)合地基的基本概述復(fù)合地基是指天然地基在地基處理過程中部分土體得到增強(qiáng)，或被置換，或設(shè)置加筋材料，加固區(qū)由天然地基土體和增強(qiáng)體兩部分組成的人工地基。而CFG樁復(fù)合地基是由CFG樁、樁間土和褥墊層一起構(gòu)成的剛性樁復(fù)合地基。C

4、FG樁復(fù)合地基試驗(yàn)研究是建設(shè)部“七五”計劃課題，于1988年立題進(jìn)行試驗(yàn)研究，并應(yīng)用于工程實(shí)踐。并于1997年被列為國家級工法，并制定了中國建筑科學(xué)研究院企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)已列入國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)建筑地基處理技術(shù)規(guī)范(JGJ792002)。為進(jìn)一步推廣這項(xiàng)技術(shù)，國家投資對施工設(shè)備和施工工藝進(jìn)行了專門研究，并列入“九五”國家重點(diǎn)攻關(guān)項(xiàng)目。1999年12月已通過國家驗(yàn)收。該技術(shù)已在全國23個省、市廣泛應(yīng)用，據(jù)不完全統(tǒng)計，該技術(shù)已在1000多個工程中應(yīng)用。和樁基相比，由于水泥粉煤灰碎石樁體摻入工業(yè)廢料粉煤灰，樁身不配筋以及可充分發(fā)揮樁間土的承載能力，工程造價一般為樁基的1/31/2，經(jīng)濟(jì)效益和社會效益顯著。1.

5、3 CFG樁復(fù)合地基工程特性1.3.1樁體作用由于樁體材料高于軟土地層，在荷載作用下，CFG樁的壓縮性明顯比樁間土小，因此基礎(chǔ)傳給復(fù)合地基附加應(yīng)力，隨著地層變形逐漸集中到樁體上，出現(xiàn)應(yīng)力集中現(xiàn)象。大部分荷載由樁體承受，樁間土應(yīng)力明顯減小，復(fù)合地基承載力較天然地基有所提高，如圖1-2中的，沉降量亦減小，隨著樁體剛度增加，樁體作用發(fā)揮更加明顯。圖1-2 復(fù)合地基承載力示意圖( ，分別為樁體承受、基礎(chǔ)附加、樁間土承受的三種應(yīng)力)1.3.2墊層作用褥墊層為厚度100500mm的粒狀材料組成的散體墊層。CFG樁和樁間土一起，通過褥墊層形成CFG樁復(fù)合地基。褥墊層為樁向上刺入提供了條件，并通過墊層材料的流

6、動補(bǔ)給，使樁間土與基礎(chǔ)始終保持接觸。在樁土共同作用下，地基土的強(qiáng)度得到一定發(fā)揮，相應(yīng)地減少了對樁的承載力要求。1.3.3加速排水固結(jié)作用CFG樁在飽和粉土和砂土中施工時，由于成樁和振動作用，會使土體產(chǎn)生超孔隙水壓力。剛施工完的CFG樁為一個良好的排水通道，孔隙水沿樁體向上排出，直到CFG樁體硬結(jié)為止。有資料表明，這一系列排水作用對減少孔壓引起地面隆起(粘性土層)和沉陷(砂性土層)，對增加樁間土的密實(shí)度和提高復(fù)合地基承載力極為有利。1.3.4擠密作用在CFG樁施工過程中，由于振動和擠密作用使樁間土得到擠密，特別在砂土層這一作用更加明顯。砂土在高頻振動下，產(chǎn)生液化并重新排列致密，而且在樁體粗骨料(

7、碎石)填入后擠入土中，使砂土的相對密實(shí)度增加，孔隙率降低，干密度和內(nèi)摩擦角增大，改善土的物理力學(xué)性能，抗液化能力也有所提高。1.4 CFG樁復(fù)合地基沉降量研究現(xiàn)狀1.4.1 CFG樁復(fù)合地基沉降計算研究現(xiàn)狀復(fù)合地基變形分為三個部分:加固區(qū)的變形量和下臥層的變形量以及褥墊層的壓縮變形。在實(shí)際計算中，通常會忽略褥墊層的壓縮變形。目前國內(nèi)外對復(fù)合地基變形計算主要有如下方法。（一） 解析法解析法大多應(yīng)用以Mindiin解為基礎(chǔ)的Geddes積分來計算復(fù)合地基中樁荷載所產(chǎn)生的附加應(yīng)力。按照半無限彈性體內(nèi)集中力的Mindhn公式，Geddes研究了下列三種情況下土中豎向應(yīng)力的表達(dá)式:樁端阻力簡化為集中力時

8、: （1-1）樁側(cè)阻力為矩形分布時: （1-2）樁側(cè)阻力為三角形分別時: （1-3）式中樁長;，樁端集中力、樁側(cè)阻力為矩形分布和三角形分布情況下的總荷載;，樁端集中力、樁側(cè)阻力為矩形分布和三角形分布情況下的豎向應(yīng)力系數(shù)。樁間土荷載產(chǎn)生的附加應(yīng)力按Boussinesq解計算，復(fù)合地基中任一點(diǎn)的附加應(yīng)力為二者的疊加。這樣，在得到了樁間土荷載、樁端阻力、樁側(cè)阻力分布規(guī)律后，即可計算復(fù)合地基的應(yīng)力場。顯然，它比按Boussinesq解簡化計算得到的復(fù)合地基應(yīng)力場要精確，但其樁端阻力的分布規(guī)律還有待進(jìn)一步研究。（二） 數(shù)值解法數(shù)值計算也是復(fù)合地基變形分析和計算中較為常用的方法。有限元法是利用電子計算機(jī)的

9、一種有效的數(shù)值分析方法，隨著計算機(jī)的發(fā)展，有限元方法的理論和應(yīng)用在近四十年出現(xiàn)了空前的繁榮，目前國際上通用有限元程序己達(dá)300多個。其理論基礎(chǔ)是基于變分原理的里茲(Ritz)法。基于變分原理建立的有限元方程和經(jīng)典里茲法的主要區(qū)別在于前者假設(shè)的近似函數(shù)不是在全求解域，而是在單元上規(guī)定。60年代以后，在有限元法中主要應(yīng)用伽遼金法(Galerkin)，利用加權(quán)余量的方式來確定單元特性和建立有限元求解方程，這使得在不存在變分泛函的情況下也可以使用有限元法，從而大大擴(kuò)展了有限元的使用范圍。使用有限元法求解主要優(yōu)點(diǎn)在于:(l)可以用于求解非線性問題;(2)易于處理非均質(zhì)材料、各向異性材料;(3)能適用于各

10、種復(fù)雜的邊界條件。很多巖土工程問題要找到彈性力學(xué)基本解非常困難，可以利用有限元法求解各種具有復(fù)雜地質(zhì)條件、應(yīng)力歷史、邊界條件的問題。1966年，clough和woodward首先將有限元法引入土力學(xué)。60年代后期，開始將有限元法應(yīng)用于樁體分析，可以用它來揭示樁的受力特性，并與實(shí)測結(jié)果相驗(yàn)證，以指導(dǎo)樁的設(shè)計與施工。有限元計算中，在構(gòu)造幾何模型時通?？梢圆捎脙煞N方法:其一是將單元劃分為土體單元和增強(qiáng)體單元，二者采用不同的計算參數(shù)，在土體單元和增強(qiáng)體單元之間可以考慮設(shè)置界面單元。其二是將加固區(qū)土體和增強(qiáng)體考慮為復(fù)合土體單元，用復(fù)合材料參數(shù)作為復(fù)合土體單元的計算參數(shù)。進(jìn)行復(fù)合地基有限元分析時，計算參數(shù)

11、的選取是一個關(guān)鍵，它直接關(guān)系到計算結(jié)果的精度。比較常用的方法是以某些實(shí)測的應(yīng)力場和變形場為基礎(chǔ)，對計算參數(shù)進(jìn)行修正，以得到較為合理的結(jié)果，減小參數(shù)選取的盲目性。（三） 復(fù)合地基變形計算經(jīng)驗(yàn)公式當(dāng)前，復(fù)合地基變形計算的理論正處在不斷發(fā)展和完善過程中，還無法更精確地計算其應(yīng)力場而為沉降計算提供合理的模式，因而復(fù)合地基的變形計算多采用經(jīng)驗(yàn)公式。在各類實(shí)用計算方法中，往往把復(fù)合地基變形分為兩個部分:加固區(qū)的變形量和下臥層的變形量，忽略褥墊層的壓縮變形。地基應(yīng)力場近似地按天然地基進(jìn)行計算。（1）加固區(qū)變形量的計算加固區(qū)變形量的計算，目前在工程應(yīng)用中，常采用復(fù)合模量法、應(yīng)力修正法、樁身壓縮量法等計算方法計

12、算:按復(fù)合模量計算變形將復(fù)合地基加固區(qū)中增強(qiáng)體和土體視為一個統(tǒng)一的整體，采用復(fù)合壓縮模量來評價其壓縮性;用分層總和法計算其壓縮量。復(fù)合模量表征土體抵抗變形的能力，數(shù)值上等于某一應(yīng)力水平時復(fù)合地基應(yīng)力與復(fù)合地基相對變形之比。通常復(fù)合模量可用樁抵抗變形能力與樁間土抵抗變形能力的某種疊加來表示。計算式為: （1-4）式中樁體壓縮模量; 樁間土壓縮模量; 面積置換率; 復(fù)合模量。采用分層總和法計算復(fù)合地基加固區(qū)壓縮量，表達(dá)式為: （1-5）式中第i層復(fù)合土上附加應(yīng)力增量; 第i層復(fù)合土層厚度。按樁間土應(yīng)力(應(yīng)力修正法)計算變形該方法時考慮CFG樁復(fù)合地基一般置換率較低，近似地忽略樁的存在，而根據(jù)樁間土

13、實(shí)際分擔(dān)的荷載，求出附加應(yīng)力，按照樁間土的壓縮模量來計算復(fù)合土層的壓縮變形。在該方法中，根據(jù)樁間土承擔(dān)的荷載和樁間土的壓縮模量，忽略增強(qiáng)體CFG樁的存在，采用分層總和法計算復(fù)合地基加固區(qū)壓縮量，表達(dá)式為: （1-6）式中: 計算深度范圍內(nèi)土的分層數(shù); 第i個分層內(nèi)豎向應(yīng)力的均值; 第i個分層內(nèi)土的壓縮模量; 第i個分層的厚度。樁身壓縮量法在荷載作用下，樁身的壓縮量為: （1-7）式中應(yīng)力集中系數(shù)， 樁身長度，即等于加固區(qū)厚度h; 樁身材料變形模量; 樁底端端承力密度。則加固區(qū)土層壓縮量表達(dá)式為 （1-8）式中樁底端刺入下臥層土體中的刺入量。（2）樁端下臥層沉降的計算方法復(fù)合地基加固區(qū)下臥層土層

14、壓縮量通常采用分層總和法。在分層總和法計算中，作用在下臥層土體上的荷載或土體中附加應(yīng)力是難以精確計算的。目前在工程應(yīng)用中，常采用應(yīng)力擴(kuò)散法、等效實(shí)體法、改進(jìn)Geddes法等計算方法計算:應(yīng)力擴(kuò)散法應(yīng)力擴(kuò)散法計算加固區(qū)下臥層上附加應(yīng)力示意圖如圖1-3所示。復(fù)合地基上加載密度為，作用寬度為，長度為D，加固區(qū)厚度為，壓力擴(kuò)散角為，則作用再下臥層上和荷載為: （1-9）對條形基礎(chǔ)，僅考慮寬度方向擴(kuò)散，則上式可改為: （1-10）圖1-3 下臥層上附加應(yīng)力計算示意圖等效實(shí)體法等效實(shí)體法計算加固區(qū)下臥層上附加應(yīng)力示意圖如圖1-3所示。復(fù)合地基上加載密度為，作用寬度為B，長度為D，加固區(qū)厚度為，為等效實(shí)體側(cè)

15、摩阻力密度，則作用再下臥層上和荷載為: （1-11） 對條形基礎(chǔ)，上式可改為: （1-12）改進(jìn)Geddes法 黃紹銘等建議采用下述方法計算下臥層土層中應(yīng)力。復(fù)合地基總荷載為，樁體承擔(dān)，樁間土承擔(dān)。樁間土承擔(dān)的荷載p，在地基中所產(chǎn)生的豎向應(yīng)力，其計算方法和天然地基中應(yīng)力計算方法相同。樁體承擔(dān)的荷載在地基中所產(chǎn)生的豎向應(yīng)力采用Oeddes法計算。然后疊加兩部分應(yīng)力得到地基中總的豎向應(yīng)力。 S.D.Geddes將長度為L的單樁在荷載Q作用下對地基土產(chǎn)生的作用力，可近似地視作樁端集中力，樁側(cè)均勻分布的摩阻力和樁側(cè)隨深度線性增長的分布摩阻力等三種形式荷載的組合。S.D.Geddes根據(jù)彈性理論半無限體

16、中作用一集中力的Mindlin應(yīng)力解積分，導(dǎo)出了單樁的上述三種荷載在地基中產(chǎn)生的應(yīng)力計算公式。地基中的豎向應(yīng)力可按下式計算: （1-13）式中，樁端集中力、樁側(cè)阻力為矩形分布和三角形分布情況下的豎向應(yīng)力系數(shù)。CFG樁復(fù)合地基由于其置換率較低和設(shè)置褥墊層，考慮到樁尖處應(yīng)力集中范圍有限，下臥層內(nèi)應(yīng)力分布可按褥墊層上的總荷載計算，即作用在褥墊層底面的壓力仍假定為均布，并根據(jù)通用的Boussinesq半無限空間解求出復(fù)合體底面以下的附加應(yīng)力，由此計算下臥層變形量。1.4.2復(fù)合地基承載力的驗(yàn)算復(fù)合地基承載力是由樁間土和樁共同承擔(dān)荷載。CFG樁復(fù)合地基承載力取決于樁距、樁徑、樁長、上部土層和樁尖下臥層土

17、體的物理力學(xué)指標(biāo)以及樁間土內(nèi)外面積比值等因素?，F(xiàn)有的復(fù)合地基承載力計算通常有兩種思路:一種是先分別確定樁體的承載力和樁間土承載力，根據(jù)一定的原則疊加這兩部分承載力得到復(fù)合地基承載力;另一種是把樁體和樁間土組成的復(fù)合土體作為整體來考慮，確定復(fù)合地基的承載力。由前一種思路得到的承載力計算公式又可分為兩類:面積比公式和應(yīng)力比公式。下面對面積比公式和應(yīng)力比公式進(jìn)行探討。面積比公式復(fù)合地基的極限承載力可用下式表示： （1-14）式中 樁體極限承載力(kPa); 天然地基極限承載力(kPa); 反映復(fù)合地基中樁體實(shí)際極限承載力的修正系數(shù)，一般大于1.0; 反映復(fù)合地基中樁間土實(shí)際極限承載力的修正系數(shù)，其值

18、視具體工程情況確定，可能大于1.0，也可能小于1.0;復(fù)合地基破壞時，樁體發(fā)揮其極限強(qiáng)度的比例，可稱為樁體極限強(qiáng)度發(fā)揮度。若樁體先達(dá)到極限強(qiáng)度，引起復(fù)合地基破壞，則=1.0。若樁間土比樁體先達(dá)到極限強(qiáng)度，則入<l .0;復(fù)合地基破壞時，樁間土發(fā)揮其極限強(qiáng)度的比例，可稱為樁間土極限強(qiáng)度發(fā)揮度。一般情況下，復(fù)合地基中往往樁體先達(dá)到極限強(qiáng)度，凡通常在0.41.0之間; 復(fù)合地基置換率。應(yīng)力比公式 若能測定復(fù)合地基中荷載作用下樁土應(yīng)力比n值，復(fù)合地基的極限承載力可用下式表示: （1-15） （1-16）式中樁體極限承載力(kPa); 天然地基極限承載力(kPa): m復(fù)合地基置換率; 反映復(fù)合地

19、基中樁體實(shí)際極限承載力的修正系數(shù); 反映復(fù)合地基中樁間土實(shí)際極限承載力的修正系數(shù): n復(fù)合地基樁土應(yīng)力比。面積比公式與應(yīng)力比公式的比較在復(fù)合地基理論中，樁土應(yīng)力比n是表現(xiàn)樁土共同作用性狀的主要參數(shù)，在計算承載力的應(yīng)力比公式(1-15)、(1-16)中，它是關(guān)鍵性的參數(shù)之一。目前對應(yīng)力比的一般定義是:“承臺下樁體平均應(yīng)力和土體平均應(yīng)力之比”。由于復(fù)合地基中樁與土能夠承擔(dān)一部分荷載，在復(fù)合地基達(dá)到極限狀態(tài)時，綜合考慮樁與土各自發(fā)揮的承載能力，其中兩者在極限狀態(tài)下承載能力發(fā)揮的程度用樁土應(yīng)力比n這個參數(shù)來表現(xiàn)，因此在承載力設(shè)計中，應(yīng)力比首先是一個極限狀態(tài)下的概念。目前，由于試驗(yàn)設(shè)備加載能力的限制，一

20、般得到的應(yīng)力比并不是極限狀態(tài)下的應(yīng)力比。但實(shí)際上，根據(jù)目前的研究成果，許多學(xué)者都認(rèn)為極限狀態(tài)與非極限狀態(tài)下的應(yīng)力比是不同的，即應(yīng)力比是隨應(yīng)力水平而變化的。因此，在承載力的設(shè)計當(dāng)中，應(yīng)當(dāng)注意采用極限狀態(tài)下的應(yīng)力比，而不是一般使用狀態(tài)下的樁土應(yīng)力比。 在設(shè)計中，面積比公式和應(yīng)力比公式實(shí)質(zhì)上是一致的。應(yīng)力比公式可進(jìn)一步寫為: （1-17） 若樁體先破壞，則 , （1-18） 若土體先破壞，則 , （1-19） 將上面兩式分別代入面積比公式中，即可得到相應(yīng)的應(yīng)力比公式(顯含 和)，由此可見，面積比公式與應(yīng)力比公式實(shí)質(zhì)上是一致的。 在實(shí)際工程設(shè)計中，由于面積比公式計算簡便，因此也得到了廣泛的應(yīng)用，但是對

21、面積比公式必須考慮人這一參數(shù)，目前還沒有提出任何設(shè)計計算方法，只能根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選取，而且選取的依據(jù)也不夠明確，隨意性較大。在面積比公式中，雖然不需明確確定n值，但實(shí)際上在確定入時，已經(jīng)隱含了對n值的指定。在設(shè)計中，由于兩個公式在本質(zhì)上是一致的，因此可根據(jù)具體工程設(shè)計中n與人這兩個參數(shù)選取的可靠性、工程經(jīng)驗(yàn)等因素選用應(yīng)力比或面積比公式，同時可用另一種方法校核。根據(jù)目前復(fù)合地基理論和實(shí)踐的發(fā)展?fàn)顩r來看，n與入這兩個參數(shù)比較起來，前者的確定方法更加成熟一些，對不同類型的復(fù)合地基，對它的取值己經(jīng)積累了較多的經(jīng)驗(yàn)，而后者不論是理論上還是測試上，都還缺乏相應(yīng)的方法。因此在這兩個承載力計算公式中，應(yīng)力比公式相對

22、來說是更加成熟的方法。1.4.3 CFG樁復(fù)合地基承載力驗(yàn)算方法復(fù)合地基承載力不是由天然地基承載力和單樁承載力的簡單疊加，需要對以下一些因素給予考慮:施工時對樁間土是否產(chǎn)生擾動和擠密，樁間土承載力有無降低或提高;樁對樁間土有約束作用，使土的變形減少;復(fù)合地基中樁的Q-s曲線呈加工硬化型，比自由單樁的承載力要高:樁和樁間土承載力的發(fā)揮都與變形有關(guān)，變形小時樁和樁間土的承載力的發(fā)揮都不充分;復(fù)合地基樁間土的發(fā)揮與褥墊層的厚度有關(guān)。綜合以上因素，結(jié)合軟土地區(qū)CFG樁復(fù)合地基的工程實(shí)踐，對于CFG樁復(fù)合地基承載力有如下一些經(jīng)驗(yàn)計算公式。（一）吳春林復(fù)合地基承載力計算公式吳春林認(rèn)為復(fù)合地基承載力的大小取

23、決于樁體的置換率、上部土層和樁端下持力層的物理力學(xué)指標(biāo)等因素，可采用簡易公式進(jìn)行計算，該公式采用如下假定:(l)復(fù)合地基中樁的承載力與單樁情況相同; (2)最大工作荷載下多樁復(fù)合地基外區(qū)域地基土所受壓力大小等于天然地基承載力值，即: 。 (3)最大工作荷載下，多樁復(fù)合地基內(nèi)、外區(qū)域地基上平均壓力有 的關(guān)系，對于軟弱粘性土地基，一般情況下=0.710.87。根據(jù)上述假定，推得復(fù)合地基承載力為 （1-20） 其中 , 式中CFG樁復(fù)合地基承載力特征值(): 內(nèi)、外區(qū)域地基的平均壓力比值; CFG樁包圍的樁間土的面積(); CFG樁包圍外的基層土的面積(); A基礎(chǔ)底面積(); 天然地基承載力特征值

24、(kPa); CFG樁單樁承載力特征值(kPa); NCFG樁的總樁數(shù)。 也可采用下式估算 （1-21）式中mCFG樁樁體面積置換率; N樁土應(yīng)力比，軟土上一般取2775，粉土和一般粘性土上取1015，土質(zhì)較差時取大值，土質(zhì)較好時取小值; 樁間土發(fā)揮系數(shù)，一般取0.90.95，重要工程或?qū)ψ冃斡幸髸r，取0.750.90; 樁間土提高系數(shù)，可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)預(yù)估，沒有經(jīng)驗(yàn)并無實(shí)測資料時，一般粘性土可取=1.00（二）高潤國復(fù)合地基承載力計算公式 （1-22） 式中CFG樁單樁承載力特征值(): 樁截面的面積()。 其中CFG樁單樁承載力特征值可按式(1-23，1-24)中取小值： （1-23） 式中強(qiáng)

25、度折減系數(shù)，=0.40.6; 混凝土軸心抗壓強(qiáng)度特征值。 （1-24）式中U樁身周長(m);樁側(cè)第i層土的極限側(cè)阻力特征值;第二層土的厚度(m);樁端天然地基承載力折減系數(shù)，取=0.40.5;樁極限端阻力特征值。(三)牛志榮等改進(jìn)承載力估算公式目前復(fù)合地基承載力計算的主要思路是將樁與樁間土的承載力進(jìn)行疊加，但二者不是簡單的疊加，需要對下列一些因素予以考慮:(l)施工時是否對樁間土產(chǎn)生擾動和擠密，樁間土的承載力在加固后與加固前比較是否有降低或提高;(2)樁對樁間土有約束作用，使土的變形減小，在垂直方向上荷載水平不太大時，對土起阻礙變形的作用，使土沉降減小，荷載水平高時起增大變形的作用;(3)復(fù)合

26、地基中的樁Ps-S曲線呈加工硬化型，比自由單樁的承載力要高;(4)樁和樁間土承載的發(fā)揮都與變形有關(guān)，變形小，樁和樁間土承載力的發(fā)揮都不充分;(5)復(fù)合地基樁間土承載能力的發(fā)揮與褥墊層有關(guān)。綜合考慮以上因素，結(jié)合工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，CFG樁復(fù)合地基承載力可用下面的公式進(jìn)行估算 （1-25） （1-26）式中CFG樁復(fù)合地基承載力特征值(); 面積置換率; n樁土應(yīng)力比，一般取1014; 天然地基承載力特征值(); 樁的橫斷面面積(); 樁間土強(qiáng)度發(fā)揮度，一般工程=0.90.95，對重要或變形要求高的建筑物=0.750.9; 自由單樁承載力特征值(); 表示樁間土的強(qiáng)度提高系數(shù)，可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)預(yù)估，沒

27、有經(jīng)驗(yàn)并無實(shí)測資料時，一般粘性土可取=1.0，對靈敏度較高的土和結(jié)構(gòu)性土，宜采用小于1的數(shù)值; 加固后樁間土的承載力特征值()?？砂词?3-27，3-28，3-29)計算，并取小值 （1-27） （1-28）式中取0.30.33; 樁體28d立方體試塊強(qiáng)度(15cm×15cm×15cm); U樁身周長(m); 第i層土與土性和施工工藝相關(guān)的極限側(cè)摩阻力，按JGJ94-94的有關(guān)規(guī)定取值; 第i層土的厚度(m); 與土性和施工工藝相關(guān)的極限端承力; 安全系數(shù)，k=1.51.75。當(dāng)用單樁靜荷載試驗(yàn)求得單樁極限承載力后，可按下式計算 （1-29）對重點(diǎn)工程和基礎(chǔ)下樁數(shù)較少時，k

28、取高值;一般工程和基礎(chǔ)下樁數(shù)較多時k取低值。這是根據(jù)工程反算并綜合考慮復(fù)合地基中樁的承載力與單樁承載力的差異、樁的負(fù)摩擦作用、樁間土受力后樁的承載力會有提高等一系列因素而確定的。（四）規(guī)范計算公式 （1-30）式中復(fù)合地基承載力特征值(kPa); 面積置換率; 單樁豎向承載力特征值(kN); 樁的截面積(); 樁間土承載力折減系數(shù)，宜按地區(qū)經(jīng)驗(yàn)取值，如無經(jīng)驗(yàn)時可取0.750.95，天然地基承載力較高時取大值。其中，單樁豎向承載力特征值的取值： a、當(dāng)采用單樁載荷試驗(yàn)時，應(yīng)將單樁豎向極限承載力除以系數(shù)2; b、當(dāng)無單樁載荷試驗(yàn)資料時，可按下式估算 （1-31） 式中樁身周長(m); 樁長范圍內(nèi)所

29、劃分的土層數(shù); ，樁周第i層土的側(cè)阻力、樁端端阻力特征值(kPa)，可按先行國家標(biāo)準(zhǔn)建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范(GB50007)有關(guān)規(guī)定確定; 第i層土的厚度(m)?？偠灾珻FG樁復(fù)合地基承載力設(shè)計模式可以表達(dá)為“樁與樁間土強(qiáng)度的復(fù)合”，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為面積比公式和應(yīng)力比公式，他們在本質(zhì)上是統(tǒng)一的，相比而言，應(yīng)力比公式更為成熟。CFG樁復(fù)合地基承載力計算公式統(tǒng)一于承載力設(shè)計模式，牛志榮等改進(jìn)的承載力估算公式比較系統(tǒng)地考慮了工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)、試驗(yàn)與理論計算比較、相關(guān)規(guī)范取值，應(yīng)該說具有更好的適用性。在工程設(shè)計中可以優(yōu)先采用，但是在使用時，應(yīng)該考慮單樁承載力特征值Ra的修正系數(shù)k，以及樁間土強(qiáng)度提高系數(shù)a

30、的取值問題。1.5 本次設(shè)計的內(nèi)容通過CFG樁復(fù)合地基沉降計算理論和承載力理論研究現(xiàn)狀的分析，本文以京滬高速鐵路深厚軟土的地基處理為工程背景，對由CFG樁、樁間土及上部褥墊層共同形成的CFG樁復(fù)合地基進(jìn)行設(shè)計，滿足高速鐵路無砟軌道工后沉降小于15mm的要求。本文工作主要包括以下內(nèi)容:1.不同置換率下的沉降量計算（樁長的選取，置換率的確定，樁徑、樁間距的確定）和褥墊層厚度；2.根據(jù)設(shè)計參數(shù)，進(jìn)行復(fù)合地基的承載力驗(yàn)算和軟弱下臥層驗(yàn)算； 3.混凝土板的設(shè)計（混凝土板的結(jié)構(gòu)設(shè)計，混凝土板抗沖切驗(yàn)算）。第二章 京滬高鐵廊坊段的工程地質(zhì)2.1 本設(shè)計的地質(zhì)概述2.1.1京滬高鐵的工程概況我國“十一五”期間

31、將建設(shè)眾多客運(yùn)專線，京滬高速鐵路是其中最主要的一條，舉世矚目。京滬高速鐵路歷經(jīng)十幾年研究論證，今年3月已經(jīng)國家正式批準(zhǔn)立項(xiàng)，目前，國家正在評估可行性研究報告。1 線路地理位置 京滬高速鐵路位于我國東部地區(qū)，線路自北京南站西端引出，沿既有西黃線，在黃村跨京山線，沿南側(cè)經(jīng)廊坊至天津南站，修建聯(lián)絡(luò)線引入天津西站并改造為高速始發(fā)站；繼續(xù)向南與京滬高速公路大體平行，過滄州西、德州東，在京滬高速公路黃河橋下游3km處跨越黃河，至濟(jì)南市西郊新設(shè)濟(jì)南西站；向南與京福高速公路大體平行，經(jīng)泰安西、曲阜東、滕州東、棗莊西，沿京福高速公路東側(cè)南行進(jìn)入江蘇省境內(nèi)，跨京福高速公路后，在徐州市東部新設(shè)徐州東站；繼續(xù)南行，進(jìn)

32、入安徽境內(nèi)，過宿州，于津浦線新淮河鐵路橋下游1.2km處跨淮河后新設(shè)蚌埠南站，在南京長江三橋上游1.5km的大勝關(guān)越長江后新設(shè)南京南站；東行至鎮(zhèn)江南6km處新設(shè)鎮(zhèn)江西站，沿滬寧高速公路北側(cè)東行，經(jīng)常州、無錫、蘇州，在蘊(yùn)藻浜橋通過黃渡線路所側(cè)向引入上海站，終到上海虹橋站。2 地形地貌線路主要穿行于冀魯平原區(qū)、魯中南低山丘陵區(qū)、黃淮沖積平原、淮河一、二級階地、長江及其支流河谷階地、長江三角洲平原區(qū)，局部通過剝蝕低山丘陵區(qū)。北京至廊坊為沖、洪積平原，地勢由西北向東南緩傾；廊坊至武清及滄州至濟(jì)南以北為沖積平原，廊坊至武清地勢由西北向東南緩傾；武清至滄州為近海沖積平原，地勢由西向東緩傾，其中天津市區(qū)及其

33、以南團(tuán)泊洼一帶地勢低洼，溝渠坑塘密布；滄州至濟(jì)南地勢由西南向東北緩傾。濟(jì)南以南至徐州屬魯中南低山丘陵區(qū)，地形起伏大，尤以濟(jì)南至泰安地勢陡峻，是全線海拔最高的地段。該段受區(qū)域構(gòu)造的影響，以剝蝕為主，沖溝發(fā)育，河谷下切明顯，丘間谷地發(fā)育有小型的沖洪積平原及盆地。徐州至上海段線路主要通過黃淮沖積平原、長江三角洲平原區(qū)，局部通過剝蝕低山丘陵區(qū)。黃淮沖積平原平坦開闊，略向南傾，地面高程2040m?；春右患夒A地地勢低平，呈24°微坡傾向河床，二級階地呈壟崗地形，波狀起伏，坳溝發(fā)育，其間有殘丘出露，相對高差2030m。長江及其支流一級階地地形平坦、開闊，地面高程在510m之間；高階地呈壟崗地貌，波

34、狀起伏，“梳狀”坳溝發(fā)育，階地面平緩，坳溝深420m，地面高程1040m。低山、丘陵集中分布于高塘集至至張八嶺間及南京至鎮(zhèn)江段，山頂高程在50200m之間，地勢起伏大，山坡自然坡度25°40°，地表植被發(fā)育，基巖多有出露。長江三角洲平原區(qū)，地勢平坦寬闊，河渠縱橫，水塘密布，地面高程26m，由西向東微傾。3 地質(zhì)條件北京至濟(jì)南段地層主要為第四系沖積層、沖洪積層、海積層，一般以黏性土、粉土、砂類土為主，僅北京附近分布有厚層卵石土和圓礫土，城區(qū)、村莊及局部坑塘分布有厚度不等的填土。北京黃村至濟(jì)南普遍分布松軟層，松軟層底板埋深在618m范圍內(nèi)。北京至滄州及禹城附近地震動峰值加速度0

35、.10g，分布有地震可液化層，液化層以飽和的粉、細(xì)砂及粉土為主。濟(jì)南至徐州段為魯中南低山丘陵及丘間平原，地表以剝蝕為主，部分地段基巖裸露。新生界地層有第四系洪、坡、殘積以及沖積、湖積層，主要巖性為新黃土、黏土、粉質(zhì)黏土、卵石土、碎石土、砂類土等，新黃土具濕陷性，一般濕陷系數(shù)為0.0150.071；韓莊運(yùn)河附近沖湖積黏土、粉質(zhì)黏土具弱膨脹性，局部具中等膨脹性；下第三系始、漸新統(tǒng)，巖性為泥巖、砂巖、含礫砂巖。出露基巖為古生界寒武系、奧陶系、石炭系、二疊系，巖性為石灰?guī)r、頁巖、砂巖、泥巖、泥質(zhì)砂巖等；太古界泰山群為花崗片麻巖；巖漿巖主要為太古代早期斜長花崗巖和燕山期侵入輝長巖。奧陶系、寒武系石灰局部

36、巖溶較發(fā)育，巖石表面沿裂隙發(fā)育有溶溝、溶槽，溶隙和溶洞絕大多數(shù)為全充填，橋梁基礎(chǔ)類型及橋式類型的選擇應(yīng)結(jié)合巖石的完整性及溶洞的大小和頂板厚度確定。石炭系及二疊系中含有多層可采煤層。 DK426+440DK426+960、DK427+960DK428+760兩段所經(jīng)地段分布有重力錯移體。前者為路塹段，后者位于隧道洞頂之上。重力錯移體形成時代久遠(yuǎn)，平面形態(tài)呈不規(guī)則舌型，受強(qiáng)烈風(fēng)化剝蝕作用，錯移體規(guī)模已大大縮小，現(xiàn)已穩(wěn)定。徐州至池河為黃淮沖積平原及淮河一、二級階地，黃淮沖積平原及淮河一、二級階地主要出露上更新統(tǒng)粉土、粉細(xì)砂、粉質(zhì)黏土、黏土（下蜀黏土），含鐵錳結(jié)核，厚245m，部分地段表層為第四系全新

37、統(tǒng)粉土、粉細(xì)砂、粉質(zhì)黏土，厚215m，下伏寒武、奧陶系白云巖、灰?guī)r、泥灰?guī)r，白堊系泥巖、礫巖、泥質(zhì)砂巖，下元古界云母片巖、角閃巖、變粒巖等。黃淮沖積平原DK682DK739段廣泛分布松軟（液化）土地層，地基需加固。黃淮沖積平原、淮河及支流一級階地局部地段分布軟土及松軟土，地基需加固。地下水發(fā)育，主要為孔隙潛水，水位埋深14m。池河至丹陽段線路通過剝蝕低山丘陵區(qū)及長江河谷階地，低山丘陵區(qū)地層巖性主要為粉細(xì)砂巖、泥巖、長石砂巖、千枚巖、石英砂巖、白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r、灰?guī)r及侵入巖等。沉積巖受強(qiáng)烈的褶皺、斷裂影響，節(jié)理發(fā)育，侵入巖風(fēng)化層厚度變化大，球狀風(fēng)化發(fā)育，低山丘陵區(qū)地下水一般不發(fā)育，但在儲水條件

38、較好的構(gòu)造帶及巖溶發(fā)育帶水量較豐富。長江高階地廣泛分布第四系上更新統(tǒng)黏土（下蜀黏土）。一級階地及高階地坳谷區(qū)局部分布軟土及松軟土。一級階地地下水較發(fā)育，主要為孔隙潛水，埋深13m，高階地地下水一般不發(fā)育。丹陽至上海段線路通過長江三角洲平原區(qū)，均為第四系地層覆蓋，系江河、湖泊、海相沉積形成，為黏土、粉質(zhì)黏土夾粉細(xì)砂層，其中丹陽昆山段零星、斷續(xù)分布淤泥質(zhì)土，厚217m，昆山上海段廣泛分布淤泥質(zhì)土，最大厚度達(dá)38m。軟土強(qiáng)度低，壓縮性高。地下水上部屬孔隙潛水，水位埋深0.53m，下部砂層為良好含水層，具微承壓性。本線部分地段經(jīng)過的大部分地區(qū)因地下水超采形成漏斗區(qū)，存在地面沉降等現(xiàn)象，特別是廊坊、天津

39、、滄州、德州、丹陽上海等地區(qū)。沿線有部分河流河水對混凝土結(jié)構(gòu)具硫酸鹽侵蝕性，天津至德州間部分溝渠內(nèi)的地表水對混凝土結(jié)構(gòu)具硫酸鹽侵蝕性。同時，北京至濟(jì)南間大部分地段地下水對混凝土結(jié)構(gòu)具硫酸鹽侵蝕性，環(huán)境作用等級為H1、H2，其中天津至滄州部分地段環(huán)境作用等級為H3；濟(jì)南至上海部分地段具硫酸鹽侵蝕。2.1.2地震參數(shù)根據(jù)中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖（GB18306-2001）劃分，結(jié)合現(xiàn)場調(diào)查及工點(diǎn)情況確定測區(qū)地震動峰值加速度（地震基本烈度）如下： DIK0+000DIK65+000 0.20g DIK65+000DK174+000 0.15g 2.1.3特殊土及不良地質(zhì)京滬廊坊段地質(zhì)中含有軟土及松軟土，

40、依據(jù)新建時速300-350km公里客運(yùn)專線鐵路設(shè)計暫行規(guī)定（上、下）（鐵建設(shè)（2007）47號），當(dāng)路堤基底以下25范圍內(nèi)的地基土不符合要求時，應(yīng)判定為松軟地基，并做工后沉降分析。本工點(diǎn)全部為松軟地基，底板埋深18.721.6，巖性為黏土、粉質(zhì)黏土、粉土，成因類型為沖積、海積和人工堆積。根據(jù)沉積特點(diǎn)，本工點(diǎn)軟土主要為第四系全新統(tǒng)沖積、海積淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土和泥質(zhì)黏土，局部為淤泥夾薄層粉細(xì)沙，分布詳見地質(zhì)縱斷面和地質(zhì)柱狀圖。 2.1.4土壤凍結(jié)深度土壤最大凍結(jié)深度0.7；標(biāo)準(zhǔn)凍結(jié)深度0.6。2.1.5河流水系京滬高速鐵路經(jīng)過地區(qū)的河流分屬海河、黃河、淮河、長江四大水系。沿線河流密布，水利設(shè)施眾多。線

41、路經(jīng)過的主要河流有永定河、海河、子牙河、子牙新河、南運(yùn)河、漳衛(wèi)新河、馬頰河、徒駭河、黃河、大汶河、泗河、韓莊運(yùn)河、京杭大運(yùn)河、懷洪新河、淮河、滁河、長江、九曲河、望虞河、婁江、青陽港、蘊(yùn)藻浜等。2.1.6設(shè)計區(qū)段物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)京滬高速鐵路設(shè)計時速為350km/h，要求路基工后沉降控制在15mm以內(nèi)。本段線路位于天津特大橋與青滄大橋之間，地形平坦，地勢開闊，以填方為主，路堤中心最大填高7.69m。地層分別為：粘土，厚23m；粉質(zhì)粘土，厚1015m；粉土，厚1012m；粉質(zhì)粘土，厚710m；粉土，未見底；其物理力學(xué)指標(biāo)見表1。水文地質(zhì)特征：地下水為第四系孔隙潛水，地下水埋深3.10m。地震加速度

42、為0.20g（地震的基本裂度為VIII度）。表2-1 區(qū)域巖土物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)巖性天然含水量W天然重度天然孔隙比e0液限WL塑限WP液性指數(shù)IL塑性指數(shù)IP壓縮指數(shù)a0.1-0.2壓縮模量Es0.1-0.2天然快剪內(nèi)摩擦角粘聚力C%kN/m3%MPa-1MPa°kPa粘土35.018.70.98548.426.80.3821.60.52710.189.631.4粉質(zhì)粘土28.419.20.82031.518.70.6412.00.4999.789.020.3粉土24.419.90.68027.919.60.578.70.11715.6027.431.0粉質(zhì)粘土27.219.60.75

43、926.516.20.809.60.3508.819.513.9粉土20.120.50.57724.016.80.487.20.20914.1132.7162.2軟土的工程特性軟土是一種近代沉積的特殊土，它包括淤泥和淤泥質(zhì)土，一般是第四紀(jì)后期在濱海、湖泊、河灘、三角洲、冰磧等地質(zhì)環(huán)境下緩慢沉積所形成，它具有下列性質(zhì)：(1)含水量高天然含水量一般在5080，且大大超過液限含水量，呈軟塑狀態(tài)。（2)滲透性小由于體顆粒輕細(xì)，富含粉粒及黏粒，因而透水性差，滲透系數(shù)很低，K值一般介于3.5×6.5× cms， 因而地下水在土中長期滯留，排泄困難。(3)孔隙比大土體呈海綿狀結(jié)構(gòu)。E值通

44、常大于10，有的甚至達(dá)到20以上，土體中有較大的孔隙水壓力。(4)高壓縮性壓縮系數(shù)為116MPa，屬高壓縮性土。公路路堤在填土白重、路面和人工結(jié)構(gòu)物的附加荷載作用下，產(chǎn)生較大的壓縮、沉降，而且這種沉降長期難以消失。(5)抗剪強(qiáng)度低凝聚力c值一般只有57kPa，內(nèi)摩擦角僅有3°5°。，土體抗剪切變形差，填筑路堤高度有限制，即存在“極限填筑高度Hc”， 一般可以用Hc=3C估算，C值為不排水抗剪強(qiáng)度(kPa)。因此路堤填筑高度超過Hc，就必須很慢地填筑，等待土中孔隙壓力消散。(6)固結(jié)系數(shù)小Cr平均值為195×10 cms，土體完成固結(jié)時間較長，路堤穩(wěn)定需要一定時間作

45、保證。為使路基穩(wěn)定，施工時必須嚴(yán)格控制填上厚度和加土速度，使土體沉降速率和側(cè)向變形速率控制在允許范圍內(nèi)，以保證施工安全。軟土地基固結(jié)沉降主要計算方法有:分層總和法、太沙基一維固結(jié)理論、實(shí)測沉降過程曲線推算沉降量。2.3水位地質(zhì)特征2.3.1區(qū)域水文地質(zhì)特征京滬高速鐵路廊坊段勘探范圍內(nèi)地下水從地下水資源評價和地下水開采條件方面將地下水劃分為淺層地下水和深層承壓水，一般將埋藏較淺、由潛水及與潛水有水力聯(lián)系的微承壓力組成的地下水稱為淺層地下水，而將埋藏相對較深（一般70以下），與淺層地下水沒有直接聯(lián)系的地下水稱為深層承壓水。含水層巖性主要為粉、細(xì)砂及粉土層，呈透鏡體狀分布于黏性土層之中，含水層厚度一

46、般1030，滲透系數(shù)多小于10/，既有淡水，又有咸水。廊坊地區(qū)在自然條件下總的地下水補(bǔ)、徑、排特點(diǎn)是：在水平方向上，淺層水和深層水由北向南形成補(bǔ)給，在垂直方向上，下伏含水巖組接受上覆含水巖組的滲透補(bǔ)給。淺層地下水有下列補(bǔ)、徑、排特點(diǎn)：補(bǔ)給：地下水接受大氣降水入滲和地表水入滲補(bǔ)給，地下水具有明顯的豐、枯水期變化，豐水期水位上升，枯水期水位下降。徑流：由于含水介質(zhì)顆粒較細(xì)，水力坡度小，地下水徑流十分緩慢。排泄：排泄方式主要有蒸發(fā)、向深層承壓水滲透和人工開采。2.3.2場地水文地質(zhì)特征本場地地表水主要為溝渠水和線路左側(cè)的坑塘水。本場地內(nèi)表層地下水類型為第四系孔隙潛水，賦存于及其以下的粉、細(xì)砂及粉土層

47、中的地下水具有微承壓性，為微承壓水。表層潛水埋藏較淺，勘測期間地下水埋深0.62.5（高程0.962.76），賦存于人工填土層、全新統(tǒng)沖積、海積粉土和粉細(xì)砂中，以全新沖積分布相對穩(wěn)定的黏性土為隔水底層，主要接受大氣降水和地表水補(bǔ)給，排泄以蒸發(fā)為主，其水位變化受季節(jié)影響明顯，高水位期出現(xiàn)在雨季后期的9月份，低水位期出現(xiàn)在干旱少雨的45月份。潛水位年變化幅度的多年平均值約0.8該含水層主要由粉質(zhì)黏土與粉土、粉砂互層組成，其儲水量較高，但出水量不大，水平、垂直向滲透性差異較大。當(dāng)局部地段夾有粉砂薄層時，其富水性、滲透性相應(yīng)增大。微承壓水以全新統(tǒng)沖積分布相對穩(wěn)定的黏性土為隔水頂板，城際軌道交通工程影響

48、范圍內(nèi)微承壓水主要賦存于上更新統(tǒng)的粉土及粉細(xì)砂內(nèi)，分布相對穩(wěn)定的黏性土為相對隔水層，水位比表層潛水稍低。2.4 本章小結(jié)本章主要介紹了松軟土的工程特性，并對京滬高速鐵路廊坊段的地質(zhì)概況和水文條件做了詳細(xì)說明。在這樣的不良地質(zhì)條件下填筑高速鐵路路基，宜采用CFG樁復(fù)合地基處理。本設(shè)計也打破了以往根據(jù)以控制承載力設(shè)計復(fù)合地基，然后驗(yàn)算沉降量的常規(guī)，推陳出新，以路基工后沉降量必須控制在15mm以內(nèi)為前提，設(shè)計出最合理的復(fù)合地基，然后驗(yàn)算承載力是否滿足，對以后的設(shè)計提供了一個新的思路，下文以此主線展開。第三章CFG樁復(fù)合地基初步設(shè)計本章主要依據(jù)經(jīng)驗(yàn)和規(guī)范的一些大致要求，進(jìn)行了復(fù)合地基參數(shù)的初步設(shè)計，設(shè)

49、計參數(shù)包括CFG樁樁長、樁徑、樁間距和樁體強(qiáng)度等級。3.1 京滬高鐵復(fù)合地基承載力確定京滬高速鐵路廊坊段復(fù)合地基設(shè)計的承載力為300kPa。3.2 京滬高鐵CFG樁復(fù)合地基設(shè)計3.2.1 樁長的確定由地質(zhì)剖面圖和土地物理力學(xué)指標(biāo)分析，依照建筑地基處理技術(shù)規(guī)范JGJ79-2002的限制及經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)以往工程的實(shí)際研究成果，可以粗略的將樁長確定在1525m?？梢钥闯?，場地層為可塑、中密、低壓縮性的粉質(zhì)粘土層，該層土的承載力特征值為200kPa，壓縮模量為4.81MPa，亦可作為樁端持力層。初步確定樁端落在層，初步選定樁長為24m進(jìn)行計算。3.2.2 樁徑的確定樁徑取決于設(shè)計時所選用的施工設(shè)備。由于場

50、地土強(qiáng)度較高，且存在粉土層，不適宜采用擠土的振動沉管工藝。擬采用非擠土的長螺旋鉆孔管內(nèi)泵壓CFG樁施工工藝，確定樁徑為400mm。3.2.3 樁間距的確定根據(jù)以往計算方法，在樁長、樁徑確定后，在計算樁間距之前需先計算天然地基承載力、確定單樁承載力和計算復(fù)合地基承載力特征值：（1）確定天然地基承載力：路基地面在粘土層，依據(jù)鐵路橋涵地基和基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范查得該層承載力特征值為190kPa。（2）計算單樁承載力：根據(jù)CFG樁復(fù)合地基技術(shù)及工程實(shí)踐的附錄一確定各土層的CFG樁的側(cè)阻力特征值為：粘土：34.2kPa 粉質(zhì)粘土：34.8kPa粉土：40.0kPa 粉質(zhì)粘土：45.2kPa樁端落在粘土層，端阻力

51、特征值取600kPa。單樁承載力特征值可按下式計算：（3）計算復(fù)合地基承載力特征值：從設(shè)計資料中取復(fù)合地基承載力特征值為300 kPa。（4）確定處理后樁間土承載力特征值通過查閱鐵路工程地質(zhì)勘查規(guī)范表D.0.01-8：表3-1 軟土地基基本承載力天然含水率（%）36404550556575基本承載力（kPa）100908070605040根據(jù)表2-1，知本區(qū)段w=35%，取（5）確定復(fù)樁間距:已知天然地基承載力特征值、單樁承載力特征值和復(fù)合地基承載力特征值之后，即可求得置換率，計算時取樁間圖強(qiáng)度折減系數(shù)，樁間土強(qiáng)度提高系數(shù)。置換率由下式計算得：取置換率m為0.0214 。當(dāng)采用正方形布樁時，樁間距為：由以往的經(jīng)驗(yàn)，在此選樁間距為1.5m進(jìn)行計算。3.2.4 樁身強(qiáng)度樁頂應(yīng)力為樁體試塊抗壓強(qiáng)度平均值應(yīng)滿足所以，取CFG樁樁體強(qiáng)度等級為C30。3.2.5 褥墊層的確定根據(jù)路基荷載和基底土質(zhì)情況，確定褥墊層厚度為50cm。3.2.6 樁體材料配合比根據(jù)工程要求，設(shè)置CFG樁樁體強(qiáng)度等級為C30，確定坍落度為3cm、混合料28天強(qiáng)度為20.1MPa的配合比。（1）用水量W：參照混凝土控制坍落度3cm時的用水量，單方用水量（2）水泥用量C：選用的普通水泥，由式計算得單方水泥用量。（3）單方粉煤灰用量F：W、C為已知，由式計算得粉煤灰用量。（4）單方石屑用量G1和碎石用