京沪高速铁路济南西客站站场复合地基沉降特征分析

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1、致谢本论文的工作是在我的导师王连俊教授的悉心指导下完成的，王连俊教授严谨的治学态度和科学的工作方法给了我极大的帮助和影响。在此衷心感谢两年来王连俊老师对我的关心和指导。陈祥老师在现场仪器埋设和监测方面给予了我很大的帮助和指导，在此向陈祥老师表示衷心的谢意。在数据处理及撰写论文期间，姜龙，丁桂伶，张光宗博士以及王婷，刘莉，潘意，王旭，姜良等同学对我论文中的计算分析和数据处理等研究工作给予了热情帮助，在此向他们表达我的感激之情。另外对中铁十二局集团的领导和技术人员表示衷心感谢，在他们的帮助和支持下，使我们前期能够顺利进行仪器的埋设以及完

2、成后期现场监测和数据的采集。绪论1绪论1．1研究背景及现状1．1．1研究背景“CFG桩”是中国建筑科学研究院于20世纪80年代末研发的一项地基处理新技术，是由水泥、粉煤灰、碎石按一定比例配合后加水搅拌形成的中～高粘结强度桩，其强度一般低于常规意义上的“混凝土"，而高于水泥土，与处理后“桩间土"、褥垫层共同承受上部荷载构成“CFG桩复合地基’’，广泛应用于房屋建筑等刚性基础的地基处理设计，并形成了行业规范(《建筑地基处理技术规范》JGJ79—2002)。铁路CFG桩复合地基与其他工业与民用建筑行业相比主要存在以下差异：一是其他建筑为刚

3、性基础，通过垫层传递到桩和桩间土上的荷载比较明确；铁路路堤为柔性基础，荷载与桩及桩间土的相互作用关系不确定性因素较多，还没有形成公认的计算理论和设计方法；二是其他建筑荷载为静荷载，工后阶段桩土间应力比基本能维持建筑完工后的平衡状态；铁路地基承受动荷载，桩土应力关系在工后阶段变化的可能性比较大，桩的上刺和下穿都会破坏上面路基的完整性和下卧层的稳定性、对沉降控制不利；三其他建筑地基沉降标准最小为120mm，高速铁路路基工后沉降要求一般不大于15mm，标准远高于民用建筑地基。这些差异为CFG桩复合地基技术在铁路上的应用增加了难度。京沪高速

4、铁路济南西客站为8站台、17条线路的到发车站，正线双线位于站场中部。站场总长3000余米，路堤宽达160米，路堤填高7米，为大面积堆载站场路基。该场地为地质条件复杂、具有深厚松软土层的软弱地基，路基沉降及稳定时间成为控制工程质量和工期的关键问题。对于这种复杂工程条件在路堤填土过程中及预压期内的路堤及复合地基的桩土荷载分担规律、孔隙水压力消散规律、沉降变形变化规律等都有其独特性。通过现场对这种在特殊地质条件下，多线铁路站场大面积堆载高速铁路路基的沉降变形及应力监测，对大面积堆载条件下CFG桩复合地基作用机理、沉降特性进行北京交通大学硕

5、士学位论文研究，验证设计的合理性，提出优化方案，合理的路堤填土高度及预压堆载的卸载时间，指导京沪高速铁路济南西客站站场的设计、施工，并为将来类似工程确定CFG桩沉降变形的计算和设计方法提供依据。1．1．2国内外研究现状CFG桩复合地基通过褥垫层与基础连接，无论桩端落在一般土层还是坚硬土层，均可保证桩间土始终参与工作。因此，作用在基础上的荷载，将土的承载力充分利用，桩间土和CFG桩共同承担褥垫层传来的荷载。显然，与传统桩基设计相比，桩的数量和工程造价大大减少。CFG桩复合地基通过改变桩长、桩距、褥垫层厚度和桩体配合比，可使承载力提高、

6、沉降变形减少。加上CFG桩不配筋，桩身材料采用了粉煤灰，大量消耗工业废料。在降低工程成本的同时，保护了环境，大大降低了工程造价。和桩基相比，造价可省1／2～1／3。阎明礼n’23等人对CFG桩复合地基的作用机理、设计方法、在水平荷载作用下的承载性状进行了全面的阐述，涵盖了CFG桩复合地基基本理论、工作机理、设计方法、竖直和水平荷载下的承载力性状等做了系统全面的阐述。董必昌、郑俊杰口1分析了CFG桩复合地基的变形模式，推导出一种考虑桩一土一垫层相互作用的沉降计算方法以及桩土应力比公式，该沉降计算方法充分考虑了桩土之间的相互作用即摩擦阻

7、力的作用，在中间过程中还可方便的求出等沉面位置以及桩土应力比等参数，并进一步对其进行了数字仿真，得到的模拟值与计算值较为一致，结果证实了该沉降计算公式的可行性。娄国充通过对桩式复合地基的理论分析，认为在荷载一定，其它条件相同时，桩承担的荷载随桩长、桩截面积增加而增大，随桩距减小而增大；土的强度越低，褥垫层越薄，桩承担的荷载越大。冯瑞玲【4’5】等人实测了桩顶及桩间土的压力，计算出了相应的桩土应力比n及复合地基承载力发挥值。结果表明：(1)在相同荷载水平下，支承式复合地基中桩体与桩间土体所承受的压力均大于悬浮式复合地基中的相应值；(2

8、)在加荷初期，n值增长较快，但随着桩土变形的协调，n值趋于稳定无论柔性基础下粉喷桩复合地基的形式如何，按土体先破坏计算的复合地基承载力发挥值更接近于工程的实际荷载水平；(3)柔性基础下复合地基的破坏模式应为桩间土体先破坏，继而引起整个