水泥土挤密桩处理黄土地基沉降计算及最终沉降预测
1、工程概况
试验段位于新建郑州至西安铁路客运专线郑州至渑池ZXZQ01标段内，里程分别为DK24+377.66~DK24+739.40和DK24+760.60~DK25+119.92，共长721.06m，由中铁七局郑西客运专线第二项目经理部
施工
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。
本试验段位于荥阳市豫龙镇，属于黄土分区第Ⅴ区—河南区，主要为湿陷性黄土地区。该区地形平坦开阔，多为旱地，发育少量冲沟，地
表
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全部出露为
砂质黄土，结构疏松，垂直节理发育，虫孔极发育，局部含大量蜗牛壳及钙质结核，厚5～20m。该区湿陷性黄土厚度一般为4～8m，粘粒含量较多，结构较密实，湿陷敏感性弱，湿陷量不大，为非自重湿陷性黄土；但在个别湿陷性黄土层较厚的地方，也有自重湿陷性黄土存在，但等级较低。
沿线地表覆盖一层12m厚的Ⅱ级自重湿陷性黄土，该湿陷性黄土地基和松软土地基极发育，路基沉降极难控制，而客运专线路基土工构筑物变形控制十分严格，特别是铺设无碴轨道地段要求尤其严格。根据铁道第四勘察设计院提供的《新建工程郑州至西安客运专线郑州至渑池段阶段施工图DK22+950～DK25+119.92地基处理路基》[图号：郑西客专施ZQ01标(路)-F005]，该地段地层情况描述如下：
(1) 砂质黄土，灰黄色、褐黄色，稍湿，稍密，厚0～5.85m；局部夹黏质黄土，褐红色、棕红色；
=120 kPa，容重为17.4kN/m3，压缩模量为6.8Mpa。
(2) 砂质黄土，褐黄色、土黄色，稍湿，稍密、稍～中密，厚8.6～22.9m；局部夹黏质黄土，褐红色、棕红色；
=180kPa，容重为19.3kN/m3，压缩模量为11.3Mpa。
(3) 黏质黄土，褐红色、棕红色，硬塑；局部夹姜石，厚>10m；
=250 kPa。容重为19.6kN/m3，压缩模量为15MPa。
2、路基填筑及地基处理
方法
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由于设计要求该段线路的基床底层厚度范围内天然地基的静力触探比贯入阻力值不得小于1.5 MPa，或天然地基基本承载力不小于0.18MPa，否则应进行换填，改良或加固处理。由以上分析，本段线路应采用灰土或水泥土挤密桩复合地基来消除黄土的湿陷性。又由于要求该段桩身28d龄期无侧限抗压强度不得小于1.0MPa或 3.0MPa，而采用灰土挤密桩无法满足要求，故而采用水泥土挤密桩来处理该段地基。
该段水泥土桩的设计参数为：桩径0.5m，间距1.05m，桩长14m，按正三角形布置，桩顶铺1.0m厚三七灰土加筋垫层，加筋采用抗拉强度不小于80kN/m的土工格栅。基床底层及其以下路基本体采用5%石灰改良土填筑，基床表层以及路桥过渡地段采用5%石灰稳定级配碎石填筑。
3、计算图示
本文所采用的有限元计算模型与表4.1计算模型基本保持一致，双线并肩，见图5.1，基床表层采用A组填料填筑，基床底层及其以下部分采用5％石灰改良土填筑，压实系数要求达到0.92，黄土地基采用水泥土挤密桩进行处理，桩孔直径为500mm，采用等边三角形布置，桩孔间距为1.05m。路基高度为5~5.9m
4、 计算荷载
沉降计算按双线有车进行考虑。计算荷载包括路基填土自重、轨道结构自重和列车活载等，其中列车荷载为ZK活载。根据《高速铁路设计
规范
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》，取换算土柱宽为3.4m，高为2.7m（路基填土容重为20kN/m3）。
压缩层厚度确定标准为：
。
5、 工后沉降计算标准
郑西铁路客运专线要求的工后沉降量不大于15mm。《客运专线铁路无碴轨道铺设条件评估技术指南》定义工后沉降量：在铺轨工程完成以后，基础设施产生的沉降量，我们把此定义简称为标准。
6、沉降资料
在郑西铁路客运专线试验段(DK24+760.60~DK25+119.92)路肩、路基中线和坡角布置了大量的沉降观测设施，具体布置见图1。
本文取断面DK25+011处沉降板的实测数据进行分析。有关沉降板详情见表1。
表1 断面DK25+011沉降板详情表
编号
路肩以下深度/m
开始观测时间
位置
备注
103－0
20.1
2007年5月8日
路基中线
路基填筑结束时间2007年6月11日
103－1
5.68
2007年5月8日
路基中线
103－2
3.85
2007年5月19日
路基中线
103－3
0.42
2007年6月14日
路基中线
图1 试验段沉降板布置图
该试验段路基施工日期为2007年3月26日～2007年6月11日，该断面处的沉降板为组合式沉降板，是随着施工的进度进行埋设的。至2008年1月24日沉降板103－0、103－1、103－2和103－3分别观测了40次、40次、33次和26次；各板的观测时间分别为：261天、261天、250天和224天。各沉降板具体沉降观测数据见表6.3、图6.5～6.8所示。
图6.5 沉降板103－0沉降观测实测值
为了得到与本工程相适应的沉降预测方法，先以103－0沉降板的实测数据为例，运用双曲线法、指数曲线法、对数双曲线法、泊松模型法以及灰色模型进行沉降拟合及预测，通过对比各种方法的预测结果来得出本试验段沉降预测的适用方法。
浙公网安备 33021202002483