【正文】 式見圖 16 和圖 17 所示 圖 16 水平向增強體復合地基 圖 17 豎直向增強體復合地基 當這兩種基本形式不滿足工程需要時人們又探索研究開發(fā)了新的更有效的軟土地基處理方法即樁網(wǎng)復合地基這也是本次設計處理軟土路基要用到的方法 樁網(wǎng)復合地基的概念 樁網(wǎng)復合地基的定義所謂樁網(wǎng)復合地基 pile posite foundation 是指天然地基在地基處理過程中下部土體得到豎 樁網(wǎng)復合地基這一體系由以下五部分共同組成 [11] l 上部 路堤 填土 2 上部網(wǎng) 一層或幾層鋪設于樁頭之上 3 中間砂石褥墊層及可能存在于墊層中的網(wǎng) 4 下 部一般為非剛性樁 如散體材料樁或柔性樁木樁當然也可能會是剛性 樁 及樁間土 一般為天然軟粘土 5 下部樁土復合地基加固區(qū)下的天然軟土層或持力層 其中的核心部分是樁和網(wǎng) 圖 18 樁網(wǎng)復合地基組成 樁網(wǎng)復合地基的特點 樁網(wǎng)復合地基的特點是樁網(wǎng)土三者協(xié)同工作樁網(wǎng)復合地基具有以下優(yōu)點[13] 1 樁網(wǎng)復合地基具有樁體熱層排水擠密加筋防護等綜合效能 2 比較容易實現(xiàn)在天然軟土地基上快速填筑穩(wěn)定的路堤或堤壩不需預壓期施工方便 3 工期沉降較快工后沉降較易控制可縮短上期加快上程進度 4 可采用控 制上后沉降理論進行設計布置成疏樁進而大幅降低工程建設成本 樁網(wǎng)復合地基由于具有上述突出的優(yōu)點近年來應用很廣泛很適合于天然軟土地基上的鐵路公路城市道路長大堤壩和大面積填方類上程但是由于其作用機理比較復雜理論研究還不很成熟工程的設計成功與否常常起決于設計人員的理論水平和上程經(jīng)驗且很多設計趨于保守不能夠充分發(fā)揮地基的承載力 本次設計針對的是溫臺甬鐵路客運專線的一段溫臺甬鐵路是國家《中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃》的一個重要項目其項目建議書于 2020 年 10 月獲得國家發(fā)改委批準甬臺溫鐵路北起浙江省寧波市南至溫州市全長 280km為國 家 I級雙線鐵路設計時速200km 這一工程沿線地質條件復雜軟土地基設分布廣泛橋隧長度占全線 62％施工難度大 本次設計主要包括以下工作 1 溫臺甬鐵路客運專線 DK145515DK145632 支擋結構的設計 2 溫臺甬鐵路客運專線 DK147200DK148500 軟土地基加固設計 3 兩種不同支擋結構的施工組織設計 4 樁網(wǎng)復合地基的施工組織設計第 2 章 工程地質和水文地質情況 DK145515DK145632 的工程地質及水文地質情況 工程地質情況 該工段起自隧道出口地處剝蝕低山區(qū)地勢起伏不平 山體自然坡度 2030 度山坡上竹林茂盛地層巖性如下所示 粉質黏土夾碎石褐黃色硬塑 凝灰?guī)r灰黃色呈土狀 凝灰?guī)r灰黃色強風化 凝灰?guī)r灰黃色弱風化 水文地質情況 地下水不發(fā)育線路右側發(fā)育一沖溝水量不大 DK147200DK148500 的工程地質及水文地質情況 工程地質情況 該工段地處山間谷地地區(qū)為軟土區(qū)域地形較為平坦辟為果園及稻田土層為軟土天然孔隙比大天然含水量高抗剪強度低滲透系數(shù)小各土層如下 1 粉質黏土軟塑含鐵錳質斑點 2 淤泥質粘土流塑有機質含量高 3 細圓礫土飽和中密 4 1 凝灰?guī)r褐黃色灰黃色全風化Ⅲ 4 2 褐色強風化Ⅳ 各土層主要物理力學指標如下表所示 表 21 土層主要物理力學指標 層號 W r Nm3 e u cu Cu kPa Es MPa Qs kPa 1 4089 187 114 12 14 367 20 2 4772 176 135 8 15 13 293 8 水文地質情況 地下水主要為第四系孔隙潛水發(fā)育水位 051m DK145515DK145632 工段由于山體自然坡度較大需用支擋結構來進行防護這里采用的是重力式擋 土墻和樁板式擋土墻根據(jù)地形坡度和由于土物理參數(shù)變化而引起的土壓力的變化結合經(jīng)濟方面的因素決定對 DK145514527570632 段左側采用樁板式擋土墻收坡剩余的工段左側用重力式擋土墻來處理 1 樁板式擋土墻的樁間距樁長和截面尺寸的確定應綜合考慮達到安全可靠經(jīng)濟合理 2 樁的自由懸臂長度不宜大于 15m 矩形截面時樁截面的短邊尺寸不宜小于125m 樁間距宜為 58m[8] 3 錨固段必須置于穩(wěn)定的地層中 4 掛板的一側應在一個平面內路塹邊坡坡腳設樁板墻時靠線路一側應預留出鎖口和護壁的位置如果是外掛式板還應預留 出掛板的位置 樁的設計 在進行樁的設計前作如下基本假定將樁錨固段樁周巖土及錨索系統(tǒng)視為統(tǒng)一的整體在計算樁的反力時將樁簡化為受橫向約束的彈性地基梁根據(jù)位移變形協(xié)調方程按地基系數(shù)法計算錨索拉力和側向壓應力 根據(jù)施工方面的要求及地形和經(jīng)驗樁間距取為 5m 樁的懸臂長取為 10m 樁截面取為矩形截面樁身截面尺寸取為 20m179。 052589 arctan052589 2775176。 10 485 4944kN 2 10485 2 258m 2 樁錨固段部分土壓力的計算 計算簡圖如圖 32 圖 32 樁錨固段的受壓計算圖 計算相關參數(shù)如下 土層內摩擦角 40176。 3 60kN ㎡ 485前面所算出的未受列車荷載影響的樁 背 段計算長度 計算結果如下表 31 所示 m 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 彎矩 kN178。1361179。2425 11640kN V 截面大小滿足斜截面檢算要求 因為 V 07 07179。 04 0126 r 為箍筋半徑 得 r 089m 故箍筋取為 2 樁身錨固段 10000kN178。 3179。132179。1100179。20179。 32179。016179。 025179。05179。21179。06654179。 05583 arctan05583 2919176。 8 459 3274kN 2 8459 2 171m 擋土墻斷面尺寸的確定 根據(jù)穩(wěn)定性 驗算公式來確定重力式擋土墻截面尺寸 設墻頂寬為 令 y 墻底寬為其中 x xy 如下圖 3所示 圖 33 重力式擋土墻受力分析圖 19179。 151 05 76179。 3 60kN 基礎自重和基礎上的土重 N L 垂直于力矩作用方向的基礎底面邊長取 1m 來計算 a 合力作用點至基礎底面最大壓力邊緣的距離 a b2 e 代入數(shù)值得 2179。105179。N 135179。10816 9194 kPa 由上表可以看出樁間距只能取 12m 及其以下的值 2 復合地基承載力驗算 驗算要求 416 式中復合地基實際承受的荷載 kPa 本設計中復合地基實際所受荷載 H 8179。 205179。1054 0525m 10505 155m 截面以上豎向力之和 N 39976 1159kNm N 距截面前緣的水平距離 x 399179。0160179。1 2083814kN178。y 152y kNm m 36 式中取 13 代入數(shù)值得 76179。20179。18001 202000000 031mm 03mm 又 03103 03 333 5 故滿足要求 4 架立鋼筋及縱向構造鋼筋的設計 架立鋼筋及縱向構造鋼筋的設計同 A 型板鋼筋的具體分布見附錄中的相應的鋼筋分布圖 1 擋土墻樁間距均為 5m樁身及 擋板采用 C20鋼筋混凝土樁間懸臂端采用的是矩形預制板 2 板左側溝面以上每隔 2m 設泄水孔板后設 RCPX715DA 土工材料 3 樁孔分節(jié)開挖護壁分節(jié)高度 10m 護壁采用 C15 鋼筋混凝土護壁厚 03m 4 樁板墻的單樁工程量單板工程量及詳細布置情況見附錄中的 01020304號圖紙 擋土墻在墻后填土土壓力作用下必須具有足夠的整體穩(wěn)定性和結構的強度設計時應驗算擋土墻在荷載作用下沿基底的滑動穩(wěn)定性繞墻趾轉動的傾覆穩(wěn)定性和地基的承載力在地基承載力較小時應考慮采用工程措施以保證擋土墻的穩(wěn)定性重力式擋土墻的設計需滿足表 3 所列的各項要求設計參數(shù) 墻高 8m 漿砌塊石的重度 20kNm3 基底摩擦系數(shù) 06 其余參數(shù)在計算過程給出要求 指標 1 不產(chǎn)生墻身基底的滑移破壞 滑動安全系數(shù) 13 2 不產(chǎn)生墻身繞墻趾傾覆 傾覆安全系數(shù) 16 3 不出現(xiàn)因墓底過度的不均勻沉 陷而引起的墻身傾斜 作用于基底的合力偏心距 e b4 4 地基不出現(xiàn)過大的下沉 基底最大壓力 Q 小于地基的容許承載力 5 墻身截面不產(chǎn)生開裂破壞 墻身截面上的壓應力及剪應力拉應 力小于材料的容許應力 同樁的懸臂端的土壓力的計算方法相同只是 8179。 8 2304 荷載的短期效應 481512 1992kNm 荷載彎矩標準值 1992179。05 9625kN V 73494kN 故箍筋只需按構造要求設計即可 同前 A 型板的設計箍筋取為 3 撓度及裂縫開展驗算 撓度及裂縫開展寬度檢算采用荷載的標準組合并考慮長期作用的影響 可變荷載引起的水平土壓力 b 05179。1361179。 3984 1992kNm 2 配筋計算 由于可變荷載引起的荷載效應占總荷載效應的 241 永久荷載引起的荷載效應占總荷載效應的 759 故綜合荷載分項系數(shù) 1361 計算跨度取 32m ①正截面承載力計算 跨中彎矩 2549 設計彎矩 M 10179。193 172179。016179。 1100210000 0126 箍筋配筋率 4179。10179。 1689 2311 截面的有效高度 305 25cm 0083 鋼筋計算強度為 300 000kPa 鋼筋面積 0083179。 抗拉標準值 1540 抗拉設計值 1100 熱軋鋼筋 HRB235 級 210 000 2179。 024179。2256 33775kN 24252 121 40 025 025179。 0227 1361 進行配筋計算時所用參數(shù)如表 32 所示 表 33 混凝土和鋼筋的設計強度和彈性模量 材料 設計強度 kPa 彈性模量 kPa 混凝土 C20 軸心抗壓 9600 255179。 19 189 2H3 2 根據(jù)抗傾覆穩(wěn)定性驗算確定地面以下的樁長 驗算要求 31 式 抗傾覆許用安全系數(shù)值取 15 將前面所算數(shù)據(jù)代入 41 中 189179。21179。 墻背傾角 0176。 容重 21kN 懸臂端長度 10m 計算過程 計算破裂角及確定破裂面 按庫侖公式計算 10103 2 6 與 5m2 K 255179。100 168kN 3 333m 255052589 485m 016179。23 168179。 抗拉 1100 熱軋鋼筋 HRB235 級 210 000 2179。10179。 1100210000 0126 箍筋配筋率 4179。 HRB335 級 300 000 1 A 型板的設計 1 作用在板上土壓應力的計算同樁的懸臂端的受力情況相同見 由計算簡圖可見距樁頂 5m 處土的壓應力最大取為設計值 21179。 05179。9600179。179。5 84kNm 荷載的長期荷載 參照《建筑結構荷載規(guī)范》準永久系數(shù)取 06 06 06179。 19179。1361179。498 6778kN 截面尺寸檢算 02505 05 4 025 025179。20179。 32179。 83 2 44m2 K 255179。64 108kN 3 267m 25505583 459m 016179。 x2y 179。m 所有豎向壓力之和 N 76179。21179。052576179。 440 70356kNm N 156465kNm 滿足要求 1 擋土墻設計截面如圖所示 圖 35 擋土墻設計截面尺寸 2 擋墻采用 C15 片石混凝土來加固 3 擋土墻墻身沿線路縱向每隔 1020m 設伸縮縫一道擋墻與樁銜接處必設一道縫寬 002m 縫內沿墻頂內外三邊填塞瀝青麻筋其深為 02m 4 由于墻高大于 6m 施工時邊坡采用錨噴措施 5 擋土墻的詳細布置情況見附錄中 01 號圖紙第 4 章 樁網(wǎng)復合地基的設計 本章所要處理的是溫臺甬鐵路客運專線 DK147200DK148500 段的軟土路基結合前面的工程地質資料考慮到這一路段的軟土深度較小所需的樁長也比較小從經(jīng)濟方面考慮現(xiàn)決定采用深層水泥土攪拌樁來進行該段的軟土地基加固設計 41 設計理論 樁一網(wǎng)復合地基在路基荷載條件下的設計思想是以控制工后沉降為首要目標允許復合地基發(fā)生較大總沉降但要求絕大部分沉降在