深埋暗道CFG樁及碎石墊層復合地基變形特性

摘要：將CFG 樁復合地基技術應用于深埋暗道這類特種結構的地基處理問題，通過對具體試驗工程進行現場測試以及不同厚度碎石墊層的室內模型試驗研究，對深埋暗道CFG樁復合地基沉降變形進行了分析，指出褥墊層的壓縮量是應該被考慮到的，沉降變形計算不能僅僅考慮針對復合地基的修正，并應同時考慮褥墊層變形的修正。利用ABAQUS有限單元法分析了不同厚度褥墊層對CFG樁復合地基樁土應力比、總沉降量、墊層壓縮量和樁身軸向應力的影響規律。介紹了一種輸煤暗道沉降變形監測方法，通過現場測試、室內模型試驗以及有限元分析，確定了深埋暗道CFG 樁復合地基褥墊層的選用原則。

關鍵詞：CFG樁；復合地基；變形；褥墊層；有限單元法

中圖分類號：TU473.1

文獻標志碼：A

文章編號：16744764（2014）01007407

隨著中國對煤炭資源地不斷開發和利用，輸煤暗道已經成為重要煤炭運輸途徑，由于輸煤暗道的工程性質和特點，在通常情況下，多數輸煤暗道處理地基的強度與穩定性時并不太難，不成為控制因素；目前工程面臨的主要難題是沉降變形及其各種地基處理情況下的固結問題，所以沉降變形問題成為輸煤暗道地基處理的主要問題。嚴格控制工后沉降，對于保障輸煤暗道的順利運輸有著極其重要的意義。

CFG樁復合地基技術以其地基處理效果好、施工速度快、質量容易控制、工程造價低等特點，目前已經成為了多層、高層建筑、高速公路地基處理的主要技術之一，取得了不少研究成果[15]。文獻[6]采用半無限彈性體中圓柱孔橫向變形理論的方法，給出了在豎向荷載作用下計算復合地基最終沉降量的方法。文獻[7]基于等應變假定分析，土體與樁頂位移相等，并給出了土分擔荷載和土體沉降的關系。文獻[813]根據不同的假定，給出了CFG樁復合地基承載力和沉降變形不同的計算方法。然而，將CFG 樁復合地基技術應用于深埋暗道這類特種結構的地基處理還很少見，實際工程中對于深埋暗道的地基處理往往采用很厚的褥墊層，對深埋暗道復合地基的承載性能、褥墊層的設置、沉降機理及變形計算等問題目前研究很少。碎石墊層因其具有抗剪強度高、壓實性能好、透水性強、填筑密度大、承載力高等工程特性，在土木工程建設中得到了越來越廣泛的應用[1415]，而對于復合地基中碎石墊層（尤其是比較厚的碎石墊層）在高應力下的承載能力、變形特性尚缺乏研究。

以“山西平朔東露天煤礦暗道測試與研究”為依托，對深埋暗道CFG樁復合地基沉降變形進行分析，介紹了本課題組自己研制的輸煤暗道地基變形監測方法，通過對具體試驗工程進行現場測試、不同厚度碎石墊層的室內模型試驗研究以及不同荷載下帶有碎石墊層的CFG樁復合地基的有限元分析，并和實測沉降值進行對比。最后利用ABAQUS有限元法分析了不同厚度褥墊層對CFG樁復合地基樁土應力比、總沉降量、墊層壓縮量和樁身軸向應力的影響規律。

田建勃，等：深埋暗道CFG樁及碎石墊層復合地基變形特性

1試驗工程概況

平朔礦區東露天礦選煤場為年產2 500萬t特大型選煤廠，產品煤槽倉與裝車站距離3 348.7 m，其中東露天煤礦至電廠的輸煤暗道長近240 m，鋼筋混凝土結構，頂部為拱形，底部倒拱形，兩側直墻。

地貌為典型的黃土高原溝壑地帶，沖溝發育。地質條件復雜，地層及巖土特性自上而下依次為：