CFG桩复合地基加固软弱路基的计算.pdf

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1、基础与结构工程器Foundation&SlructureEngineeringCFG桩复合地基加固软弱路基的计算曹孝柏(湖南城建职业技术学院土木系，湖南湘潭4ll101)摘要：通过对CFG桩复合地基的承载力和变形计算的介绍，结合武广客运专线路基工程实例，运用有限元数值计算，对填土路基和加同区的应力、位移和塑性区进行了数值计算。关键词：CFG桩；软基加固；工程计算中图分类号：’I'U472．3文献标志码：B文章编号：1009—7767(2010)02—0119-03CalculationofStrengtheningWeakRoadbedwithCFGCompositeFoundati

2、onCaoXiaobai在天然地基中设置一定比例的增强体，并由原土和增强体共同承担由基础传递的建筑物荷载．这种人工地基被称为复合地基。其中的CFG桩复合地基一般适用于处理黏性土、粉土、砂土、人丁填土和淤泥质土地基：既可用于挤密效果好的土。又可用于挤密效果差的土。当CFG桩用于挤密效果好的土时，承载力的提高既有挤密作用又有置换作用：当用于挤密效果差的土时，承载力的提高只与置换作用有关。与其他复合地基的桩型相比，CFG桩由于桩体材料较轻，置换作用就特别明显。1CFG桩复合地基承载力的计算CFG桩复合地基由桩、桩间土及褥垫层构成。其中，褥垫层将上部基础传来的基底压力(或水平力)通过适当的变

3、形以一定的比例分配给桩及桩间土，使二者共同受力。形成了一个复合地基的受力整体，共同承担上部基础传来的荷载。目前。应用比较普遍的复合地基承载力的计算公式主要有2种：一是复合地基承载力用天然地基承载力扩大一个倍数来确定：二是分别确定单桩及桩间土的承载力，再根据一定的叠加原则进行叠加。例如面积比公式及应力比公式。也可以结合工程实践经验，用下面的公式进行估算：／9厶．二÷．k=m+a卢(1-mⅥ；(1)AP厶．F【l+re(n-1)仅雠。(2)式中：．厶．。为复合地基承载力标准值，kPa；．五为天然地基承载力标准值，kPa；m为面积置换率；rt为桩土应力比；AP为CFG桩单桩截面面积；a为桩

4、间土强度发挥系数，a矶／A(，=k为加固后桩间土承载力标准值)；／3为桩问土强度发挥系数，宜按地区经验取值，无经验时，可取0．75～0．95，天然地基承载力高时取大值；RK为CFG桩单桩承载力标准值，kN。2复合模量法计算复合地基的变形当前，关于复合地基变形计算的理论还很不充分。还无法通过精确计算其应力场而为沉降计算提供合理的模式，因而复合地基的变形计算以经验公式为主。在各类实用计算方法中。往往把复合地基沉降量分为2个部分，即：加同区和下卧层。将复合地基加固区中的增强体和基体视为一个统一的整体，采用复合压缩模量来表征复合土体的压缩性，然后采用分层总和法来计算加固区的压缩量。分层总和法

5、还可以分为单向压缩法、规范法、考虑先期固结压力沉降计算方法、浙大经验公式和黄文熙i维压缩法。下面采用的是单向压缩法。其计算公式为：二Aps1-乞}眠。(3)／=1凸耐式中：△只为第i层地基土附加应力的增量；皿为分层的厚度；以为第i分层复合土体的压缩模量。式(3)中关键是复合模量的求解问题，通常采用面积加权平均法进行计算，即：2010鼻,2期(3一)$28整-辛荭技木一∈T119韶基础与结构工程FounclatJon&StructureEngineering以=mEP-I-(1一m)E。(4)式中：E为桩间土压缩模量；研为桩体压缩模量。3工程计算实例3．1工程概况我国在建线路最长、技术

6、标准最高、投资规模最大的客运专线一武广客运专线正线全长968km，其中湖南省境内长518km，沿线地层主要分为硬质岩组、软质岩土、松散土类3种主要类型。路基所处地层单薄．坡顶距分水岭近，山体汇水面积小。因而边坡体及附近山体地下水贫乏。地下水类型主要为基岩裂隙水，由于裂隙发育，基岩裂隙水水量中等，地下水水位较低。坡顶及后缘一带地下水埋深多在12．4～36．3m．地下水靠降水下渗补给。沿裂隙通道径流．四周低洼冲沟排泄。文中计算区域为武广客运专线湖南境内无碴轨道综合试验段软弱路基(CFG桩复合地基处理)，在研究区域内软基处理总长约200m。处理宽度20～23m。深度3～5m，典型断面里程为

7、DIKl657+650，见图l。图l工程断面图(m)3．2模型的建立在有限元分析中。计算模型采用三角形等参单元．同时在离散所形成的网格基础上。赋予各单元确定的物理力学参数，加上边界条件就构成了完整的有限单元模型(见图2)。其中路堤顶部为荷载边界。该边界作用有车辆荷载引起的竖直力。呈矩形分布。计算模型中采用的位移边界条件为：坡体底边界为固定约束，左、右水平边界为水平约束，上表面自由。不考虑水、施1二和地震系数等影响，数值计算模型共划分为2432个节点，860