土工格柵在CFG樁復合地基的應用與有限元分析

2012-01-21 09:19:06王建吳連海袁小波周俊

中國港灣建設 2012年5期

王建，吳連海，袁小波，周俊

（1.鐵道第三勘察設計院集團有限公司，天津 300251；2.西南交通大學土木工程學院，四川成都 610031）

0 引言

CFG樁即水泥粉煤灰碎石樁，由碎石、石屑、砂、粉煤灰摻適量水泥加水拌和，是20世紀90年代初出現的一種地基處理新技術。CFG樁適用范圍較廣，就土性而言，CFG樁可用于處理黏性土、粉土、砂土、人工填土和淤泥質土等地基。既適用于擠密效果好的土，又適用于擠密效果差的土，具有沉降變形小、沉降穩定快等特點。用CFG樁處理的地基，具有可使地基承載力大幅度提高并具有很大可調性的優點，CFG樁和樁間土一起，通過褥墊層形成CFG樁復合地基共同工作。其中，墊層可采用碎石墊層+土工格柵或鋼筋混凝土板+碎石墊層的形式[1]。本文主要通過建立有限元模型與現場實測分析，研究墊層內加鋪土工格柵情況下CFG樁、樁間土和土工格柵的受力變形狀況，進而分析土工格柵對改善地基沉降、CFG樁和樁間土的受力變形所起的作用。

1 現場試驗

1.1 概況

本現場試驗段為某鐵路正線路基，試驗段地形平坦，地勢開闊，試驗點土層情況見表1。

路堤填高為6.8～7.2 m。地基采用CFG樁加固，樁頂采用樁帽+碎石墊層（墊層內夾鋪2層土工格柵）結構，設計參數為：樁長23 m，樁間距1.7 m，樁徑0.5 m，樁帽直徑1.0 m。其中土工格柵采用高密度聚乙烯（HDPE）單向拉伸土工格柵（EG170），規格：極限抗拉強度170kN/m，極限抗拉強度下的伸長率≤9.5%，2%伸長率時的拉伸力52.5 kN/m，5%伸長率時的拉伸力103.0 kN/m。

表1 主要地層情況表

結合工程結構特點，分別布設了液位沉降計、柔性傳感器進行樁頂、樁間土沉降差和土工格柵應力應變監測。元器件布置如圖1～圖3。

1.2 監測結果分析

液位沉降計監測CFG樁樁頂平面內的樁頂和樁間土的沉降，沉降基本穩定后的樁頂、樁間土沉降結果見表2。

表2 液位沉降計測試結果表 mm

由表2可知，路基中心處的樁頂和樁間土沉降量最大。

柔性傳感器測試土工格柵的受力和變形情況。碎石墊層中上層單向受力土工格柵沿線路縱向鋪設，下層沿線路橫向鋪設。上、下層土工格柵應變分別如圖4和圖5。

根據圖4、圖5可以看出，柔性傳感器位移實測值多為負值，其絕對值均不大。實測最大的拉應變為＜0.1%，換算的土工格柵拉力＜0.057 kN/m。而雙向土工格柵，設計抗拉強度大于120 kN/m。表明土工格柵受拉的作用還遠遠沒有充分發揮出來，其原因有：樁土之間沉降差不夠大，不足以使土工格柵有足夠的拉伸變形而產生拉力；受土工格柵初始安裝狀態所影響，若初始安裝時，土工格柵整體或局部呈上凸狀態，當在上部填方荷載作用下沉降不大時，將使土工格柵出現壓縮變形[1]。