3 CFG桩复合地基设计计算

　　3.1承载力计算

　　现有文献对CFG桩复合地基承载力的计算方法很多,计算结果差异较大,本文根据对北京几条城市轨道线的设计实例及检测结果结合道路挡墙与桥梁相接处地基处理的工程经验,推荐承载力可采用下面的公式进行估算:

　　fsp,k=mRk/Ap+αβ(1-m)fk　或

　　fsp,k=[1+m(n-1)]αβfk

　　式中:fsp,k为复合地基承载力标准值,kPa;fk为天然地基承载力标准值,kPa;m为面积置换率;n为桩土应力比;Ap为CFG桩单桩截面积,m2;α为桩间土强度提高系数;β为桩间土强度发挥系数;Rk为CFG桩单桩承载力标准值,kN,Rk可按下式计算:

　　Rk=(UpΣqsikhi+qpkAp)/K

　　式中:Up为桩的周长;qsik为第i层土极限侧阻力标准值;hi为第i层土厚度;qpk为极限端阻力标准值;K为安全系数,经验值取2.0。

　　3.2变形计算

　　经多个工程计算比较及与实际检测,推荐CFG桩复合地基变形计算方法为复合模量法。计算时复合土层与天然地基相同,复合土层的模量等于该天然地基模量的ξ倍。复合地基最终变形量计算公式为:

　　式中:n1为加固区范围内土层分层数;n2为沉降计算深度范围土层总的分层数;p0为附加应力, kPa;Esi为基础地面下第i层土的压缩模量,MPa;zi、zi-1为基础底面至第i层、第i-1层土底面的距离,m;ξ为模量提高系数;ψ为沉降计算修正系数。

　　根据以上公式,前述工程实例3.75m高挡墙基础承载力及沉降值计算情况如下:处理方案为CFG桩,桩距2m,桩长8.5m,桩径0.4m,桩顶标高39.8m;图2为计算模型,最终计算沉降量为10.43mm,小于轨道允许沉降量(15mm) 。

　　为验证计算方法的准确性,本段复合地基施工结束后,选取3根不同桩长CFG桩做单桩承载力试验,另选三处地基做复合地基承载力试验。检测结果单桩承载力及复合地基承载力均与本文推荐公式的计算结果一致,沉降连续观测尚未完成,就目前掌握资料,工后沉降满足轨道要求,具体沉降值在铺轨完成时才有结果。可见本文计算方法可以应用于目前轨道交通地基处理的计算。

　　4 问题与建议

　　本文推荐的复合地基承载力计算公式中并没有计入深度修正系数,与《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)中规定的设计值存在一定的偏差,原因是考虑复合地基的受力机理与天然地基和桩基均不太相同,不同土层深度修正系数差异很大,不利于计算理论的推广。目前的计算方法所得复合地基承载力相对安全。

　　目前勘察成果一般提供土层的承载能力标准值,本文计算公式中地基土极限承载力计算方法可参照《铁路桥涵地基和基础设计规范》中的相应规定计算。

　　《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)中规定复合地基检测内容为桩身质量检测和复合地基承载力检测,针对无缝线路整体道床下的复合地基,作者建议还需增加单桩承载力的检测,理由是整体道床下复合地基以控制沉降为主要目的,而普通的建筑复合地基以提高承载力为主,两者的计算方法也不完全相同,单桩承载力作为计算复合地基沉降值及评价复合地基承载力的重要指标,是复核计算理论准确与否的参数,应该加以检测。另外目前《客运专线铁路路基工程施工质量验收暂行标准》(铁建设[2005]160)中也对复合地基的检测内容作了规定,明确需检测单桩承载力,为今后城市轨道路基的检测提供依据。

　　5 结束语

　　无缝线路整体道床是今后轨道交通道床铺设方式的发展方向,为适应整体道床的竖向变形要求,高架及路堤挡墙基础需要提供足够的刚度以保证

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