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R?u?ql?q?api?1siipp(4－4)
3.5.1.2 灰土桩桩网结构
1、 灰土挤密桩桩网结构设计与计算
(1)荷载
桩网结构地基荷载包括路基面荷载和路基土体自重．其中路基面荷载有钢轨荷载、扣件荷载、轨道板荷载、轨枕荷载和钢筋混凝土基础荷载。由于是静力计算，故不考虑列车荷载。计算式为：
W??1??H (4－5)
1其中，?1为路基面荷载，KN／m2；?1为路基填土容重,KN／m3；H为路基填土高度,m
(2)桩径
桩径的设计应与当地施工机械相适应。桩径过小，则桩数量增多，成孔和回填工作量增加；桩径过大，则对桩间土体挤密不够, 同时对成孔机械能量要求较大，设备基本条件不易达到，过大的桩径也会影响挤密后土的均匀性。结合我国目前的施工机具和设备情况,桩径一般以300mm～600㎜为宜，大多用 400㎜。 (3)桩长
桩孔深度应按湿陷性黄土层的厚度、湿陷等级、湿陷类型及成孔设备的能力等方面考虑,对于湿陷性黄土地基，处理深度应为基础以下湿陷起始压力小于上部荷载传递给地基的附加压力和土层的饱和自重压力之和的所有黄土层。另外还要考虑加固层和下卧层土体的工后沉降是否能满足设计要求。
(4)地基置换率
复合地基置换率为桩体的横断面积与该桩体对应的复合地基面积的比值，若桩体按等边三角形，则置换率为：
m??d223s2一般要求地基置换率不小于10％
(6)地基承载力计算 ①单桩所承受的荷载 V=(?1??1?)?s2
??(4－6)
②单桩竖向承载力
R????d?ql?q??sikipkp国内计算法。
K?V(4－7)
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其中,q
si?为桩侧第 层土的极限侧阻力，kPa ； kPa ； q成为极限端阻力，
??K为安全系数，一般取3.0。
日本桩网法。
Q?a??Q?Q?F(4－8)
pfs其中，Q为灰土桩极限端阻力，kN；Q为灰土桩桩周极限摩阻力，kN；Fsf为安全系数，一般取3.0。
3.5.2 桩板结构
3.5.2.1 整体构造分析
桩板结构的构造形式可采用独立墩柱式、托梁式以及复合式3种。独立墩柱式为桩基与承台板直 接相连的结构。托梁式则首先通过托梁横向连接桩基，其上再与承台板相连。复合式则为独立墩柱式、托梁式的组合结构，中跨采用独立墩柱式，边跨为托梁式。桩板结构中承台板直接承受上部结构及列车 的长期重复动荷载作用，是设计中最关键的构件。对于双线行车条件下，独立墩柱式承台板处于多向弯曲、翘曲和扭曲的变形和应力状态，结构受力复杂。托梁式桩板结构则简化了承台板系受力 ，方便设计施工，另外，由于托梁的横向连接作用， 桩板结构抵抗不均匀下沉能力增强，横向刚度提高，有利于高速行车。鉴于此，郑西客运专线桩板结构拟采用托梁式， 承台板为现浇钢筋混凝土板，托梁为现浇钢筋混凝土梁，桩基为钻孔灌注桩，桩与托梁均固接，2号和3号托梁与承台板固接，为通过构造措施减小收缩徐变、温度应力的影响，1号、4号托梁与承台板搭接。
考虑施工技术条件等因素，桩板结构采用三跨为一联， 相邻联处共用托梁和桩基，从而避免了悬挑段易受列车荷载冲击破坏的不利影响。相邻联的板问横向预留2㎝宽伸缩缝。考虑到温度应力、收缩徐变以及施工的难易(主要是模板的安装、拆除以及混凝土的灌筑) 等因素，桩板结构跨度不宜过大。参照铁路板桥中最大板跨不宜超过l0m的原则,综合考虑轨道结构设计、伸缩缝设置以及方便施工等因素，跨度优选拟采用5m、7.5m、10m 3种方案。
3.5.2.2 结构几何尺寸优化
桩板结构竖向荷载主要包括上承结构(钢轨、扣件、道床板和混凝土底座)自重、承台板自重以及承台上最不利位置施加的列车活载 (ZK-活载)等。
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其中，计算剪力动力系数
?1?0.996L??0.2－9)
?0.913 (4
计算弯矩动力系数
?2?式中L?为加载长度(单位为m) 。
1.494L??0.2?0.851(4－10)
横向力包括列车离心力、横向摇摆力以及收缩徐变内力等。纵向力包括长钢轨纵向水平温度力/挠曲力、牵引力或制动力以及收缩徐变内力等。温度荷载包括由均匀升温或降温产生的伸缩应力和由混凝土板顶面与底面温差而产生温差应力。郑西客专某深厚湿陷性黄土地基工点,湿陷土层厚度达到32.27m，地表由上到下土层参数如下：松软土(2－1)，湿陷系数为 0.007～0.104，厚度为7.01m,重度为l4.7kN／m，压缩模量为5.1MPa ；砂质黄土(2－2),湿陷系数为0.000～0.340,厚度为25.26m，重度为15.1kN／m,压缩模量为6.2MPa ；砂质黄土(2－3)，不具湿陷性,重度为15.1kN／m,压缩模量为18MPa。以下以7.5m跨度为例，针对桩板结构主要构件的几何尺寸进行优化分析。
3.5.2.3 承台板设计
考虑双线行车的动力作用，承台板采用双板上下行线分幅设置，以降低横向扭曲变形，减小单线过车对桩板结构整体性能的影响。承台板的宽度根据路肩宽度和轨道结构宽度等确定，板宽采用2×499 m(双线)，中间预留2.0cm构造缝。承台板几何尺寸设计主要是对承台板高度的优化。关于承台板的高度，参照铁路桥规中钢筋混凝土简支梁的梁高一般约为跨度的1／6～1／9，梁高与跨度之比通常随着跨度的增大而变小的原则进行选择。
计算时考虑结构恒载、列车活载和温度应力，以及桩板结构的不均匀沉降允许值(Sb=5㎜)等的影响。计算过程如下：按4号桩发生不均匀沉降Sb，并考虑最不利荷载组合效应计算承台板最大负弯矩和最大剪力；按3号桩发生不均匀沉降Sb，并考虑最不利荷载组合效应计算承台板最大正弯矩。然后按上述计算值依据铁路桥规对承台板进行配筋设计、挠度与最大裂缝宽度验算等。在满足结构设计要求的前提下，比较计算不同承台板高度时的总造价。当承台板高度在
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0.75～1.0m范围内，造价较为经济。从降低结构高度考虑，设计中板高选用0.8m。
3.5.3 DDC桩
孔内深层强夯技术，又名柱锤冲扩桩法，是在施工中反复将柱状重锤提到高处使其 自由落下冲击成孔，然后分层填料夯实形成扩大桩体，与桩间土组成复合地基。该法具有设备简单，施工方便，速度快，利用建筑渣土变废为宝，节省材料，投资省而且适用范围广等优点。
3.5.3.2 沉降计算模式
桩土加固区的沉降S1
桩土加固区的沉降量计算模式可采用复合地基压缩模量法进行。DDC桩法加固区沉降计算的准确性主要取决于加固区参数的选取，本文对计算模式中计算参数选择方法及其合理性进行了分析，考虑成桩过程中的扩孔作用和夯锤冲扩对桩间土压缩模量的提高作用，提出了DDC桩法复合地基较为合理的参数选取模式。计算公式及参数选取如下
pS??h(4－17)
?n?i1i?1isc其中，
?cs?m?ps??1?m??ss(4－18)
式中，S1为桩土加固区沉降量,mm；?Pi为附加应力增量，kPa ；hi为分层厚度,m；m为复合地基置换率在计算置换率时应考虑成桩过程中的扩孔作用； n为分层总数；?ps为桩体压缩模量，MPa ；?ss为桩问土压缩模量，MPa。 由于DDC桩法对桩周土体的挤密作用应考虑桩问土压缩模量的提高作用，桩间土压缩模量按下式计算。
?ss????s(4－19)
式中，?为桩问土压缩模量提高系数；
?ss为天然地基土体压缩模量，MPa。
3.5.3.3 复合地基下部土体的沉降
DDC桩法下卧层沉降计算的准确性主要取决于下卧层表面附加应力的确定。
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