深埋暗道CFG桩及碎石垫层复合地基变形特性

摘要：将CFG 桩复合地基技术应用于深埋暗道这类特种结构的地基处理问题，通过对具体试验工程进行现场测试以及不同厚度碎石垫层的室内模型试验研究，对深埋暗道cfg桩复合地基沉降变形进行了分析，指出褥垫层的压缩量是应该被考虑到的，沉降变形计算不能仅仅考虑针对复合地基的修正，并应同时考虑褥垫层变形的修正。利用ABAQUS有限单元法分析了不同厚度褥垫层对CFG桩复合地基桩土应力比、总沉降量、垫层压缩量和桩身轴向应力的影响规律。介绍了一种输煤暗道沉降变形监测方法，通过现场测试、室内模型试验以及有限元分析，确定了深埋暗道CFG 桩复合地基褥垫层的选用原则。

关键词：CFG桩；复合地基；变形；褥垫层；有限单元法

中图分类号：TU473.1

文献标志码：A

文章编号：16744764（2014）01007407

随着中国对煤炭资源地不断开发和利用，输煤暗道已经成为重要煤炭运输途径，由于输煤暗道的工程性质和特点，在通常情况下，多数输煤暗道处理地基的强度与稳定性时并不太难，不成为控制因素；目前工程面临的主要难题是沉降变形及其各种地基处理情况下的固结问题，所以沉降变形问题成为输煤暗道地基处理的主要问题。严格控制工后沉降，对于保障输煤暗道的顺利运输有着极其重要的意义。

CFG桩复合地基技术以其地基处理效果好、施工速度快、质量容易控制、工程造价低等特点，目前已经成为了多层、高层建筑、高速公路地基处理的主要技术之一，取得了不少研究成果[15]。文献[6]采用半无限弹性体中圆柱孔横向变形理论的方法，给出了在竖向荷载作用下计算复合地基最终沉降量的方法。文献[7]基于等应变假定分析，土体与桩顶位移相等，并给出了土分担荷载和土体沉降的关系。文献[813]根据不同的假定，给出了CFG桩复合地基承载力和沉降变形不同的计算方法。然而，将CFG 桩复合地基技术应用于深埋暗道这类特种结构的地基处理还很少见，实际工程中对于深埋暗道的地基处理往往采用很厚的褥垫层，对深埋暗道复合地基的承载性能、褥垫层的设置、沉降机理及变形计算等问题目前研究很少。碎石垫层因其具有抗剪强度高、压实性能好、透水性强、填筑密度大、承载力高等工程特性，在土木工程建设中得到了越来越广泛的应用[1415]，而对于复合地基中碎石垫层（尤其是比较厚的碎石垫层）在高应力下的承载能力、变形特性尚缺乏研究。

以“山西平朔东露天煤矿暗道测试与研究”为依托，对深埋暗道CFG桩复合地基沉降变形进行分析，介绍了本课题组自己研制的输煤暗道地基变形监测方法，通过对具体试验工程进行现场测试、不同厚度碎石垫层的室内模型试验研究以及不同荷载下带有碎石垫层的CFG桩复合地基的有限元分析，并和实测沉降值进行对比。最后利用ABAQUS有限元法分析了不同厚度褥垫层对CFG桩复合地基桩土应力比、总沉降量、垫层压缩量和桩身轴向应力的影响规律。

田建勃，等：深埋暗道CFG桩及碎石垫层复合地基变形特性

1试验工程概况

平朔矿区东露天矿选煤场为年产2 500万t特大型选煤厂，产品煤槽仓与装车站距离3 348.7 m，其中东露天煤矿至电厂的输煤暗道长近240 m，钢筋混凝土结构，顶部为拱形，底部倒拱形，两侧直墙。

地貌为典型的黄土高原沟壑地带，冲沟发育。地质条件复杂，地层及岩土特性自上而下依次为：