堆載預(yù)壓對(duì)京滬高鐵濟(jì)南西客站復(fù)合地基沉降的影響及工程應(yīng)用研究一、緒論1.1研究背景與意義隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)不斷推進(jìn)，高速鐵路作為一種高效、快捷的交通方式，在我國(guó)的交通運(yùn)輸體系中占據(jù)著日益重要的地位。京滬高速鐵路作為我國(guó)“八縱八橫”高速鐵路主通道的重要組成部分，其建設(shè)對(duì)于加強(qiáng)區(qū)域經(jīng)濟(jì)聯(lián)系、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有不可估量的作用。然而，高速鐵路對(duì)路基的要求極高，不僅需要具備較高的強(qiáng)度，更要嚴(yán)格控制沉降，以確保列車運(yùn)行的安全、平穩(wěn)與舒適。在高速鐵路建設(shè)中，地基沉降控制是一個(gè)關(guān)鍵問題。由于高速鐵路列車運(yùn)行速度快，對(duì)軌道的平順性要求極高。哪怕是微小的地基沉降差異，都可能導(dǎo)致軌道的不平順，進(jìn)而影響列車的運(yùn)行穩(wěn)定性，降低旅客的乘坐舒適度，甚至可能引發(fā)安全隱患。據(jù)相關(guān)研究表明，當(dāng)軌道的不平順達(dá)到一定程度時(shí)，列車運(yùn)行的振動(dòng)和噪聲會(huì)顯著增加，車輪與軌道的磨損也會(huì)加劇，嚴(yán)重時(shí)可能導(dǎo)致列車脫軌等事故。因此，有效控制地基沉降對(duì)于高速鐵路的安全運(yùn)營(yíng)至關(guān)重要。復(fù)合地基作為一種常用的地基處理方式，在高速鐵路建設(shè)中得到了廣泛應(yīng)用。通過在地基中設(shè)置增強(qiáng)體，如CFG樁、PHC樁等，與樁間土共同承擔(dān)上部荷載，能夠顯著提高地基的承載能力和穩(wěn)定性。然而，復(fù)合地基在承受上部荷載后，仍會(huì)產(chǎn)生一定的沉降，尤其是在軟土地基等不良地質(zhì)條件下，沉降問題更為突出。為了進(jìn)一步減小復(fù)合地基的沉降，提高地基的穩(wěn)定性，堆載預(yù)壓法應(yīng)運(yùn)而生。堆載預(yù)壓法是一種通過在地基表面施加額外荷載，使地基土在荷載作用下加速固結(jié)沉降，從而提高地基強(qiáng)度和穩(wěn)定性的地基處理方法。在堆載預(yù)壓過程中，地基土中的孔隙水被逐漸擠出，土體顆粒重新排列，孔隙比減小，地基土的強(qiáng)度得到提高，沉降得以提前完成。這種方法具有施工簡(jiǎn)單、成本較低、效果顯著等優(yōu)點(diǎn)，在各類工程建設(shè)中得到了廣泛應(yīng)用。對(duì)于京滬高速鐵路濟(jì)南西客站工程而言，該地區(qū)的地質(zhì)條件較為復(fù)雜，存在著軟土層等不良地質(zhì)情況。采用復(fù)合地基進(jìn)行處理后，雖然地基的承載能力得到了提高，但為了滿足高速鐵路對(duì)沉降控制的嚴(yán)格要求，仍需要采用堆載預(yù)壓法對(duì)地基進(jìn)行進(jìn)一步處理。通過堆載預(yù)壓，可以使地基在施工期間完成大部分沉降，減少工后沉降，確保軌道的長(zhǎng)期平順性和穩(wěn)定性。同時(shí)，堆載預(yù)壓還可以提高地基土的強(qiáng)度，增強(qiáng)地基的承載能力，為濟(jì)南西客站的建設(shè)提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)保障。此外，研究堆載預(yù)壓對(duì)京滬高速鐵路濟(jì)南西客站復(fù)合地基沉降的影響，還具有重要的理論和實(shí)踐意義。在理論方面，通過對(duì)堆載預(yù)壓過程中復(fù)合地基的沉降特性、變形規(guī)律、樁土應(yīng)力分布等進(jìn)行深入研究，可以進(jìn)一步豐富和完善復(fù)合地基理論，為地基處理技術(shù)的發(fā)展提供理論支持。在實(shí)踐方面，本研究的成果可以為京滬高速鐵路濟(jì)南西客站的設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營(yíng)提供科學(xué)依據(jù)，指導(dǎo)工程技術(shù)人員合理選擇堆載預(yù)壓方案，優(yōu)化施工工藝，確保工程質(zhì)量和安全。同時(shí)，研究成果也可以為其他類似工程的地基處理提供參考和借鑒，具有廣泛的推廣應(yīng)用價(jià)值。1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀在地基處理領(lǐng)域，堆載預(yù)壓法作為一種經(jīng)典且有效的軟土地基處理方法，一直是國(guó)內(nèi)外學(xué)者和工程技術(shù)人員研究的重點(diǎn)。早期的研究主要集中在堆載預(yù)壓法的基本原理和工程應(yīng)用方面。太沙基（Terzaghi）于1925年提出的有效應(yīng)力原理，為堆載預(yù)壓法的理論發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，該原理闡明了土體在荷載作用下，孔隙水壓力和有效應(yīng)力的變化規(guī)律，以及它們對(duì)土體變形和強(qiáng)度的影響，使得人們能夠從力學(xué)本質(zhì)上理解堆載預(yù)壓法加固地基的機(jī)理。隨著工程實(shí)踐的不斷積累和技術(shù)的發(fā)展，國(guó)內(nèi)外學(xué)者在堆載預(yù)壓法的加固效果、沉降計(jì)算、優(yōu)化設(shè)計(jì)等方面展開了廣泛而深入的研究。在加固效果研究方面，諸多學(xué)者通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和數(shù)值模擬等手段，對(duì)堆載預(yù)壓處理后的地基強(qiáng)度增長(zhǎng)、沉降變化等進(jìn)行了系統(tǒng)分析。例如，黃文熙等學(xué)者通過大量現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，深入研究了堆載預(yù)壓過程中地基土的物理力學(xué)性質(zhì)變化，揭示了地基土強(qiáng)度增長(zhǎng)與孔隙水壓力消散之間的內(nèi)在聯(lián)系，為準(zhǔn)確評(píng)估堆載預(yù)壓的加固效果提供了重要依據(jù)。在沉降計(jì)算方面，各國(guó)學(xué)者提出了多種理論和方法。分層總和法是一種較為傳統(tǒng)且常用的方法，它基于彈性力學(xué)理論，將地基土視為多層線性彈性體，通過分層計(jì)算地基的壓縮量，進(jìn)而累加得到總沉降量。然而，該方法在實(shí)際應(yīng)用中存在一定局限性，如未充分考慮地基土的非線性特性和應(yīng)力歷史等因素對(duì)沉降的影響。為了克服這些不足，學(xué)者們陸續(xù)提出了一些改進(jìn)方法，如考慮土體非線性的修正分層總和法、基于雙曲線法的沉降預(yù)測(cè)方法等。雙曲線法通過對(duì)沉降-時(shí)間曲線的擬合，建立沉降與時(shí)間的函數(shù)關(guān)系，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)地基沉降的預(yù)測(cè)，在一定程度上提高了沉降計(jì)算的精度。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)值模擬方法在堆載預(yù)壓研究中得到了廣泛應(yīng)用。有限元法（FEM）、有限差分法（FDM）等數(shù)值方法能夠較為真實(shí)地模擬堆載預(yù)壓過程中地基土的復(fù)雜力學(xué)行為，考慮土體的非線性、非均勻性以及邊界條件等因素對(duì)沉降的影響。例如，利用有限元軟件可以建立詳細(xì)的地基模型，模擬不同堆載條件下地基土的應(yīng)力應(yīng)變分布、孔隙水壓力變化以及沉降發(fā)展過程，為工程設(shè)計(jì)和分析提供了有力的工具。通過數(shù)值模擬，能夠直觀地了解堆載預(yù)壓過程中地基的各種變化規(guī)律，為優(yōu)化堆載預(yù)壓方案提供科學(xué)依據(jù)。在復(fù)合地基與堆載預(yù)壓法相結(jié)合的研究方面，近年來也取得了顯著進(jìn)展。復(fù)合地基通過在地基中設(shè)置增強(qiáng)體（如CFG樁、PHC樁等），與樁間土共同承擔(dān)上部荷載，能夠有效提高地基的承載能力和穩(wěn)定性。當(dāng)復(fù)合地基與堆載預(yù)壓法聯(lián)合使用時(shí)，兩者相互作用，進(jìn)一步改善地基的性能。國(guó)內(nèi)外學(xué)者針對(duì)這種聯(lián)合處理方式開展了大量研究，包括復(fù)合地基在堆載預(yù)壓作用下的樁土應(yīng)力分布規(guī)律、沉降特性以及優(yōu)化設(shè)計(jì)方法等。在樁土應(yīng)力分布規(guī)律研究方面，一些學(xué)者通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和室內(nèi)模型試驗(yàn)，測(cè)量了堆載預(yù)壓過程中樁土應(yīng)力的變化情況，發(fā)現(xiàn)樁土應(yīng)力比在堆載預(yù)壓過程中并非固定不變，而是隨著時(shí)間和荷載的增加呈現(xiàn)出一定的變化規(guī)律。在沉降特性研究方面，研究表明復(fù)合地基在堆載預(yù)壓作用下的沉降主要由樁間土的壓縮變形和樁體的刺入變形組成，通過合理設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)、樁間距等參數(shù)，可以有效控制地基沉降。在優(yōu)化設(shè)計(jì)方法研究方面，學(xué)者們提出了基于不同目標(biāo)函數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)模型，如以最小化地基沉降或最小化工程造價(jià)為目標(biāo)，通過數(shù)學(xué)優(yōu)化算法求解最優(yōu)的樁長(zhǎng)、樁間距等設(shè)計(jì)參數(shù)。對(duì)于京滬高速鐵路濟(jì)南西客站復(fù)合地基沉降的研究，國(guó)內(nèi)學(xué)者也開展了相關(guān)工作。秦洪雨依托中鐵12局科研項(xiàng)目“京滬高速鐵路濟(jì)南西客站復(fù)合地基站場(chǎng)路基沉降試驗(yàn)研究”，對(duì)沉降板、分層磁環(huán)沉降儀、孔壓力計(jì)和超靜孔壓力計(jì)所測(cè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析整理，得出了不同斷面在預(yù)壓土堆載和卸載過程中路基總沉降、路基分層沉降、樁土應(yīng)力（比）和超靜孔隙水壓力的變化規(guī)律，對(duì)復(fù)合地基的預(yù)壓效果進(jìn)行了評(píng)價(jià)，為類似工程提供了一定的指導(dǎo)意義。然而，現(xiàn)有研究仍存在一些不足之處。部分研究在考慮復(fù)合地基與堆載預(yù)壓相互作用時(shí)，對(duì)土體的復(fù)雜力學(xué)特性（如土體的流變特性、各向異性等）考慮不夠全面，導(dǎo)致理論計(jì)算結(jié)果與實(shí)際工程情況存在一定偏差。此外，針對(duì)濟(jì)南西客站地區(qū)特定的地質(zhì)條件和工程要求，如何進(jìn)一步優(yōu)化堆載預(yù)壓方案，實(shí)現(xiàn)更加精準(zhǔn)的沉降控制，還需要進(jìn)行深入的研究和探討。1.3研究?jī)?nèi)容與方法1.3.1研究?jī)?nèi)容本研究圍繞堆載預(yù)壓對(duì)京滬高速鐵路濟(jì)南西客站復(fù)合地基沉降的影響展開，具體內(nèi)容如下：復(fù)合地基沉降特性研究：對(duì)京滬高速鐵路濟(jì)南西客站復(fù)合地基在堆載預(yù)壓前后的沉降特性進(jìn)行深入分析。通過現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)獲取不同位置、不同深度的沉降數(shù)據(jù)，繪制沉降-時(shí)間曲線，研究沉降隨時(shí)間的變化規(guī)律。分析不同工況下（如不同堆載大小、堆載速率等）復(fù)合地基的總沉降量、沉降速率以及沉降分布情況，明確沉降的發(fā)展趨勢(shì)和特點(diǎn)。堆載預(yù)壓影響因素分析：探討影響堆載預(yù)壓效果的各種因素，包括堆載大小、堆載時(shí)間、加載速率、地基土性質(zhì)、樁體參數(shù)（如樁長(zhǎng)、樁徑、樁間距）等。通過理論分析、數(shù)值模擬和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)相結(jié)合的方法，研究各因素對(duì)復(fù)合地基沉降的影響程度和作用機(jī)制。例如，分析堆載大小與沉降量之間的定量關(guān)系，探究加載速率對(duì)地基土孔隙水壓力消散和沉降發(fā)展的影響規(guī)律，研究不同地基土性質(zhì)和樁體參數(shù)下堆載預(yù)壓的效果差異。樁土應(yīng)力分布規(guī)律研究：研究堆載預(yù)壓過程中復(fù)合地基樁土應(yīng)力的分布規(guī)律和變化特征。通過在樁體和樁間土中埋設(shè)土壓力傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)樁土應(yīng)力的變化情況。分析樁土應(yīng)力比隨時(shí)間、荷載變化的規(guī)律，探討樁土之間的荷載分擔(dān)機(jī)制以及堆載預(yù)壓對(duì)樁土相互作用的影響。例如，研究在堆載初期和后期樁土應(yīng)力比的變化趨勢(shì)，分析不同樁體參數(shù)和地基土性質(zhì)對(duì)樁土應(yīng)力比的影響。沉降預(yù)測(cè)模型研究：基于現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和理論分析，建立適用于京滬高速鐵路濟(jì)南西客站復(fù)合地基沉降預(yù)測(cè)的模型。對(duì)現(xiàn)有的沉降預(yù)測(cè)方法（如雙曲線法、指數(shù)曲線法、灰色預(yù)測(cè)法等）進(jìn)行對(duì)比分析，結(jié)合本工程的特點(diǎn)和實(shí)際情況，選擇或改進(jìn)合適的預(yù)測(cè)模型。利用建立的預(yù)測(cè)模型對(duì)復(fù)合地基的工后沉降進(jìn)行預(yù)測(cè)，評(píng)估堆載預(yù)壓處理后的地基沉降是否滿足高速鐵路運(yùn)營(yíng)的要求，并為工程設(shè)計(jì)和施工提供參考依據(jù)。堆載預(yù)壓方案優(yōu)化研究：根據(jù)研究結(jié)果，對(duì)京滬高速鐵路濟(jì)南西客站復(fù)合地基的堆載預(yù)壓方案進(jìn)行優(yōu)化。綜合考慮工程成本、工期、沉降控制要求等因素，提出合理的堆載大小、加載速率、堆載時(shí)間等參數(shù)建議。通過優(yōu)化堆載預(yù)壓方案，在保證地基沉降滿足要求的前提下，降低工程成本，提高工程效益。例如，通過數(shù)值模擬和經(jīng)濟(jì)分析，確定最優(yōu)的堆載大小和加載速率，以達(dá)到最佳的沉降控制效果和經(jīng)濟(jì)效益。1.3.2研究方法本研究采用多種方法相結(jié)合，以確保研究的全面性和準(zhǔn)確性，具體方法如下：現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)：在京滬高速鐵路濟(jì)南西客站復(fù)合地基施工現(xiàn)場(chǎng)，布置沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)、土壓力監(jiān)測(cè)點(diǎn)、孔隙水壓力監(jiān)測(cè)點(diǎn)等。使用高精度的測(cè)量?jī)x器，如水準(zhǔn)儀、全站儀、土壓力計(jì)、孔隙水壓力計(jì)等，對(duì)復(fù)合地基在堆載預(yù)壓過程中的沉降、樁土應(yīng)力、孔隙水壓力等參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。定期采集監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，并進(jìn)行整理和分析，獲取復(fù)合地基在堆載預(yù)壓過程中的實(shí)際變化情況，為理論分析和數(shù)值模擬提供真實(shí)可靠的數(shù)據(jù)支持。數(shù)值模擬：利用有限元軟件（如ANSYS、ABAQUS等）建立京滬高速鐵路濟(jì)南西客站復(fù)合地基的數(shù)值模型。在模型中考慮地基土的非線性特性、樁土相互作用、堆載預(yù)壓過程等因素，模擬復(fù)合地基在不同工況下的力學(xué)響應(yīng)和沉降發(fā)展過程。通過數(shù)值模擬，可以直觀地了解復(fù)合地基內(nèi)部的應(yīng)力應(yīng)變分布情況，分析各種因素對(duì)沉降的影響，預(yù)測(cè)不同堆載預(yù)壓方案下的沉降結(jié)果，為堆載預(yù)壓方案的優(yōu)化提供理論依據(jù)。理論分析：基于土力學(xué)、地基處理等相關(guān)理論，對(duì)堆載預(yù)壓加固復(fù)合地基的原理、沉降計(jì)算方法、樁土應(yīng)力分布規(guī)律等進(jìn)行深入分析。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和數(shù)值模擬結(jié)果，驗(yàn)證理論分析的正確性，并進(jìn)一步完善理論模型。例如，運(yùn)用太沙基有效應(yīng)力原理分析堆載預(yù)壓過程中地基土的固結(jié)機(jī)理，采用分層總和法計(jì)算復(fù)合地基的沉降量，并與現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)和數(shù)值模擬結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析。對(duì)比分析：對(duì)不同工況下的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、數(shù)值模擬結(jié)果和理論分析結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析。研究不同方法得到的結(jié)果之間的差異和一致性，分析產(chǎn)生差異的原因，從而提高研究結(jié)果的可靠性和準(zhǔn)確性。同時(shí)，對(duì)比不同堆載預(yù)壓方案的效果，評(píng)估各種方案的優(yōu)缺點(diǎn)，為堆載預(yù)壓方案的選擇和優(yōu)化提供參考。二、堆載預(yù)壓及復(fù)合地基相關(guān)理論2.1堆載預(yù)壓法原理堆載預(yù)壓法作為一種經(jīng)典的地基處理方法，其原理基于有效應(yīng)力原理和土體的排水固結(jié)理論。當(dāng)在地基表面施加堆載時(shí)，地基土中的總應(yīng)力隨即增加。根據(jù)太沙基有效應(yīng)力原理，總應(yīng)力由孔隙水壓力和有效應(yīng)力兩部分組成，即\sigma=\sigma^{\prime}+u，其中\(zhòng)sigma為總應(yīng)力，\sigma^{\prime}為有效應(yīng)力，u為孔隙水壓力。在堆載作用的瞬間，由于土體中孔隙水來不及排出，孔隙水壓力迅速上升，而有效應(yīng)力幾乎不變。隨著時(shí)間的推移，孔隙水在壓力差的作用下逐漸排出，孔隙體積減小，土體發(fā)生壓縮變形，孔隙水壓力逐漸消散，有效應(yīng)力相應(yīng)增加。在這一過程中，地基土的強(qiáng)度增長(zhǎng)與有效應(yīng)力的增加密切相關(guān)。土的抗剪強(qiáng)度可由庫(kù)侖定律表示：τ=c+σ^{\prime}tanφ，其中τ為抗剪強(qiáng)度，c為粘聚力，φ為內(nèi)摩擦角。隨著有效應(yīng)力\sigma^{\prime}的增大，土的抗剪強(qiáng)度τ也隨之提高，從而使地基土的承載能力得到增強(qiáng)。地基沉降主要由三部分組成：瞬時(shí)沉降、主固結(jié)沉降和次固結(jié)沉降。瞬時(shí)沉降是在荷載施加瞬間，由于土體的彈性變形和側(cè)向位移而產(chǎn)生的沉降，這部分沉降在加載瞬間完成。主固結(jié)沉降是由于孔隙水排出，土體發(fā)生體積壓縮而產(chǎn)生的沉降，是地基沉降的主要組成部分，其大小與孔隙水壓力的消散程度密切相關(guān)。次固結(jié)沉降則是在主固結(jié)沉降基本完成后，由于土顆粒的蠕變等原因而產(chǎn)生的沉降，這部分沉降相對(duì)較小，且發(fā)展較為緩慢。堆載預(yù)壓的目的就是通過提前施加荷載，使地基土在預(yù)壓期間完成大部分主固結(jié)沉降和部分次固結(jié)沉降，從而減少工后沉降。同時(shí)，提高地基土的強(qiáng)度，增強(qiáng)地基的承載能力。在實(shí)際工程中，為了加速孔隙水的排出，常采用設(shè)置排水體（如砂井、塑料排水板等）的方法，縮短排水路徑，提高排水固結(jié)效率。通過合理控制堆載大小、加載速率和預(yù)壓時(shí)間等參數(shù)，能夠有效地實(shí)現(xiàn)地基加固和沉降控制的目標(biāo)。2.2復(fù)合地基工作機(jī)理在京滬高速鐵路濟(jì)南西客站的建設(shè)中，復(fù)合地基主要采用了CFG樁和PHC樁兩種類型，它們與樁間土共同承擔(dān)上部荷載，形成了一個(gè)協(xié)同工作的體系，其工作機(jī)理較為復(fù)雜，涉及到樁土之間的相互作用、荷載傳遞以及變形協(xié)調(diào)等多個(gè)方面。2.2.1CFG樁復(fù)合地基工作機(jī)理CFG樁即水泥粉煤灰碎石樁，是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂等混合料加水拌和形成的高粘結(jié)強(qiáng)度樁，與樁間土、褥墊層一起構(gòu)成CFG樁復(fù)合地基。當(dāng)上部荷載作用于CFG樁復(fù)合地基時(shí)，由于CFG樁的剛度遠(yuǎn)大于樁間土，樁體首先承擔(dān)大部分荷載。荷載通過樁體傳遞到深部土層，在樁頂產(chǎn)生較大的應(yīng)力集中。隨著荷載的增加，樁間土也逐漸參與工作，與樁體共同承擔(dān)上部荷載。在這一過程中，褥墊層起到了至關(guān)重要的作用。褥墊層是設(shè)置在樁頂與基礎(chǔ)之間的一定厚度的散體材料墊層，通常由碎石、中粗砂等材料組成。其主要作用包括調(diào)節(jié)樁土應(yīng)力比、協(xié)調(diào)樁土變形以及保證樁間土的承載能力得以充分發(fā)揮。由于褥墊層的存在，樁頂產(chǎn)生向上的刺入變形，使得樁間土能夠更好地分擔(dān)荷載。當(dāng)樁土產(chǎn)生相對(duì)位移時(shí)，褥墊層材料發(fā)生流動(dòng)補(bǔ)償，使樁間土與基礎(chǔ)始終保持接觸，共同承受荷載。同時(shí)，褥墊層還可以減小基礎(chǔ)底面的應(yīng)力集中，使基底壓力分布更加均勻。從樁土應(yīng)力分布來看，在加載初期，樁承擔(dān)的荷載比例較大，樁土應(yīng)力比較高。隨著荷載的持續(xù)增加和時(shí)間的推移，樁間土的承載能力逐漸發(fā)揮，樁土應(yīng)力比逐漸減小。這是因?yàn)闃堕g土在荷載作用下發(fā)生壓縮變形，其有效應(yīng)力逐漸增大，抗剪強(qiáng)度也相應(yīng)提高，從而能夠承擔(dān)更多的荷載。此外，樁的長(zhǎng)度、直徑、間距以及樁身強(qiáng)度等參數(shù)對(duì)樁土應(yīng)力分布和復(fù)合地基的承載性能也有顯著影響。一般來說，增加樁長(zhǎng)可以提高復(fù)合地基的承載能力，減小沉降量；適當(dāng)減小樁間距可以增強(qiáng)樁土之間的協(xié)同作用，提高地基的整體穩(wěn)定性。2.2.2PHC樁復(fù)合地基工作機(jī)理PHC樁即預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)度混凝土管樁，是一種空心的預(yù)制混凝土樁。在PHC樁復(fù)合地基中，PHC樁作為豎向增強(qiáng)體，與樁間土共同承擔(dān)上部荷載。由于PHC樁具有較高的強(qiáng)度和剛度，能夠?qū)⑸喜亢奢d有效地傳遞到深部堅(jiān)實(shí)土層，從而提高地基的承載能力。當(dāng)荷載施加到PHC樁復(fù)合地基時(shí)，樁體首先承受較大的荷載，并將荷載傳遞到樁端和樁側(cè)土體。樁側(cè)土體通過與樁體之間的摩擦力，分擔(dān)一部分荷載，而樁端土體則承受樁端傳來的集中力。與CFG樁復(fù)合地基類似，PHC樁復(fù)合地基也需要設(shè)置褥墊層，以調(diào)節(jié)樁土應(yīng)力比和協(xié)調(diào)樁土變形。在樁土相互作用方面，PHC樁與樁間土之間的摩擦力隨著荷載的增加而逐漸增大。在彈性階段，樁土之間的相對(duì)位移較小，摩擦力主要表現(xiàn)為靜摩擦力；當(dāng)荷載超過一定限度時(shí)，樁土之間產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)，摩擦力轉(zhuǎn)化為動(dòng)摩擦力。樁側(cè)摩阻力的發(fā)揮程度與樁土之間的相對(duì)位移、土體的性質(zhì)以及樁的表面粗糙度等因素有關(guān)。此外，樁端阻力的大小取決于樁端土層的性質(zhì)和樁的入土深度。在堅(jiān)硬的土層中，樁端阻力能夠得到充分發(fā)揮，對(duì)復(fù)合地基的承載能力貢獻(xiàn)較大；而在軟弱土層中，樁端阻力相對(duì)較小，樁側(cè)摩阻力成為主要的承載方式。PHC樁復(fù)合地基的沉降主要由樁身壓縮、樁端刺入變形以及樁間土的壓縮變形組成。樁身壓縮量與樁的長(zhǎng)度、材料彈性模量以及所承受的荷載有關(guān)；樁端刺入變形則取決于樁端土層的性質(zhì)和樁端荷載的大小；樁間土的壓縮變形主要受到土體的壓縮性、應(yīng)力歷史以及所分擔(dān)的荷載等因素的影響。通過合理設(shè)計(jì)PHC樁的樁長(zhǎng)、樁徑、樁間距等參數(shù)，可以有效地控制復(fù)合地基的沉降，滿足高速鐵路對(duì)地基沉降的嚴(yán)格要求。2.3沉降計(jì)算理論在地基沉降計(jì)算領(lǐng)域，經(jīng)過長(zhǎng)期的工程實(shí)踐與理論研究，發(fā)展出了多種行之有效的計(jì)算方法，其中分層總和法是一種應(yīng)用廣泛且具有代表性的經(jīng)典方法，在本研究中對(duì)分析京滬高速鐵路濟(jì)南西客站復(fù)合地基沉降具有重要的適用性和參考價(jià)值。分層總和法的理論基礎(chǔ)是彈性力學(xué)和土的側(cè)限壓縮理論。該方法的基本假設(shè)為：地基土是均質(zhì)、各向同性的半無限彈性體；地基土的壓縮變形只發(fā)生在有限深度范圍內(nèi)；在壓縮層范圍內(nèi)，將地基土劃分為若干薄層，每一層土在側(cè)限條件下進(jìn)行壓縮，即不考慮側(cè)向變形。在計(jì)算時(shí)，首先根據(jù)基礎(chǔ)的形狀、尺寸以及荷載大小，利用彈性力學(xué)公式計(jì)算出地基中各點(diǎn)的附加應(yīng)力分布。以矩形基礎(chǔ)為例，在均布荷載作用下，通過布辛奈斯克（Boussinesq）解可以求得地基中任意點(diǎn)的附加應(yīng)力。然后，確定地基沉降計(jì)算深度，一般可根據(jù)附加應(yīng)力與自重應(yīng)力的比值來確定，如當(dāng)附加應(yīng)力小于自重應(yīng)力的10%（或5%）時(shí)，該深度以下的土層壓縮量可忽略不計(jì)。將沉降計(jì)算深度范圍內(nèi)的土層劃分為若干分層，計(jì)算每一分層的壓縮量。分層的厚度一般不宜過大，以保證計(jì)算精度。對(duì)于每一分層，假設(shè)其在附加應(yīng)力作用下的壓縮變形符合側(cè)限壓縮條件，根據(jù)土的壓縮試驗(yàn)得到的壓縮曲線，確定該分層土的壓縮模量。壓縮模量是指在側(cè)限條件下，土的豎向附加應(yīng)力與相應(yīng)的應(yīng)變?cè)隽恐龋从沉送猎趥?cè)限條件下抵抗壓縮變形的能力。利用公式\Deltas_i=\frac{\Deltap_i}{E_{si}}h_i計(jì)算每一分層的壓縮量，其中\(zhòng)Deltas_i為第i分層的壓縮量，\Deltap_i為第i分層土所受的平均附加應(yīng)力，E_{si}為第i分層土的壓縮模量，h_i為第i分層的厚度。最后，將各分層的壓縮量累加起來，即可得到地基的總沉降量，即s=\sum_{i=1}^{n}\Deltas_i，其中s為地基總沉降量，n為分層數(shù)。在本研究中，對(duì)于京滬高速鐵路濟(jì)南西客站復(fù)合地基沉降計(jì)算，分層總和法具有一定的適用性。該方法能夠較為直觀地反映地基土在荷載作用下的壓縮變形過程，通過合理劃分分層和準(zhǔn)確確定土層參數(shù)，可以得到較為可靠的沉降計(jì)算結(jié)果。然而，該方法也存在一些局限性。由于其假設(shè)地基土為均質(zhì)、各向同性的彈性體，而實(shí)際的復(fù)合地基中樁土性質(zhì)差異較大，且土體具有非線性、非均質(zhì)性等復(fù)雜特性，這使得分層總和法在應(yīng)用時(shí)可能會(huì)產(chǎn)生一定的誤差。例如，復(fù)合地基中樁體的存在改變了地基土的應(yīng)力分布和變形特性，使得地基土的實(shí)際受力情況與分層總和法的假設(shè)不完全相符。此外，分層總和法未考慮地基土的應(yīng)力歷史、蠕變等因素對(duì)沉降的影響，在處理長(zhǎng)期沉降問題時(shí)可能存在不足。為了彌補(bǔ)分層總和法的不足，在本研究中可以結(jié)合其他方法進(jìn)行綜合分析。例如，考慮引入數(shù)值模擬方法，如有限元法，通過建立詳細(xì)的復(fù)合地基模型，能夠更加真實(shí)地模擬樁土相互作用、土體的非線性特性以及復(fù)雜的邊界條件等因素對(duì)沉降的影響，從而對(duì)分層總和法的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證和補(bǔ)充。同時(shí)，還可以參考其他沉降計(jì)算方法，如考慮應(yīng)力歷史影響的沉降計(jì)算法、基于雙曲線法的沉降預(yù)測(cè)方法等，從不同角度對(duì)復(fù)合地基沉降進(jìn)行分析和預(yù)測(cè)，提高沉降計(jì)算的準(zhǔn)確性和可靠性。三、濟(jì)南西客站工程概況與試驗(yàn)方案3.1工程背景京滬高速鐵路作為我國(guó)鐵路建設(shè)的標(biāo)志性工程，是連接京津冀經(jīng)濟(jì)圈與長(zhǎng)三角經(jīng)濟(jì)圈的交通大動(dòng)脈，其線路全長(zhǎng)1318公里，設(shè)計(jì)時(shí)速高達(dá)350公里。該鐵路的建成顯著縮短了沿線城市間的時(shí)空距離，極大地促進(jìn)了區(qū)域間的人員流動(dòng)、物資流通和經(jīng)濟(jì)交流，對(duì)于推動(dòng)我國(guó)東部地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展、加強(qiáng)區(qū)域協(xié)同合作具有不可估量的作用。濟(jì)南西客站作為京滬高速鐵路的重要站點(diǎn)之一，位于山東省濟(jì)南市槐蔭區(qū)，處于濟(jì)南市西部新城的核心區(qū)域。其地理位置優(yōu)越，處于京滬高鐵線路的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)位置，是濟(jì)南與國(guó)內(nèi)其他主要城市進(jìn)行快速交通連接的重要樞紐。西客站的建設(shè)對(duì)于濟(jì)南市的城市發(fā)展戰(zhàn)略具有重要意義，它是濟(jì)南市實(shí)施“西進(jìn)”戰(zhàn)略的重要支撐點(diǎn)，對(duì)于帶動(dòng)西部城區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展、提升城市綜合競(jìng)爭(zhēng)力、完善城市功能布局起著關(guān)鍵作用。濟(jì)南西客站工程規(guī)模宏大，站房建筑面積約為10萬平方米，站場(chǎng)規(guī)模為15臺(tái)17線，能夠滿足大量旅客的乘降需求。車站周邊配套設(shè)施完善，規(guī)劃建設(shè)了綜合交通樞紐，實(shí)現(xiàn)了高鐵、城市軌道交通、城市公交、長(zhǎng)途客運(yùn)等多種交通方式的無縫銜接，極大地方便了旅客的出行。同時(shí)，西客站片區(qū)以高鐵站為核心，進(jìn)行了大規(guī)模的城市開發(fā)建設(shè)，規(guī)劃面積達(dá)26平方公里，涵蓋了商業(yè)、商務(wù)、居住、文化、休閑等多種功能區(qū)域，致力于打造成為現(xiàn)代化、復(fù)合式、超大型城市綜合體，成為濟(jì)南市新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)極和城市名片。然而，濟(jì)南西客站所在區(qū)域的地質(zhì)條件較為復(fù)雜，對(duì)工程建設(shè)構(gòu)成了一定挑戰(zhàn)。該區(qū)域主要為沖洪積平原地貌，地層主要由第四系全新統(tǒng)和晚更新統(tǒng)沖積、沖洪積成因的黏性土、砂土及卵石構(gòu)成。在地基處理方面，面臨著軟土地基強(qiáng)度低、壓縮性高、滲透性差等問題，若處理不當(dāng)，極易導(dǎo)致地基沉降過大，影響高鐵線路的穩(wěn)定性和列車運(yùn)行的安全性。為了確保濟(jì)南西客站的工程質(zhì)量和長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，必須對(duì)地基進(jìn)行有效的處理，以滿足高速鐵路對(duì)地基承載力和沉降控制的嚴(yán)格要求。堆載預(yù)壓法作為一種常用且有效的地基處理方法，在濟(jì)南西客站復(fù)合地基處理中得到了應(yīng)用，通過對(duì)堆載預(yù)壓過程的研究和優(yōu)化，能夠有效提高地基的承載能力，減小沉降量，為工程的順利建設(shè)和運(yùn)營(yíng)提供堅(jiān)實(shí)保障。3.2地質(zhì)條件濟(jì)南西客站場(chǎng)地處于黃河沖積平原，地勢(shì)較為平坦，地形起伏較小，地面標(biāo)高一般在30-35米之間。其地貌單元屬于沖洪積平原，這種地貌是由河流的沖積和洪水的泛濫堆積作用形成的，地層結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，土層分布具有一定的規(guī)律性，但也存在局部的變化和不均勻性。在工程地質(zhì)方面，場(chǎng)地地層主要由第四系全新統(tǒng)和晚更新統(tǒng)沖積、沖洪積成因的黏性土、砂土及卵石構(gòu)成。自上而下依次分布的土層特性如下：素填土：主要呈現(xiàn)黃褐色，結(jié)構(gòu)松散，處于稍濕狀態(tài)。其物質(zhì)組成以黏性土為主，局部混有少量碎石屑。在1-8?？孜坏纳喜浚嬖?0-50cm厚的混凝土地面。該層厚度變化范圍在0.60-2.70米之間，平均厚度為1.27米；層底埋深在0.60-2.70米；層底標(biāo)高處于25.81-28.01米。由于素填土結(jié)構(gòu)松散，力學(xué)性質(zhì)較差，未經(jīng)處理時(shí)無法作為地基持力層。粉質(zhì)黏土：顏色為黃褐色，處于可塑狀態(tài)，無搖振反應(yīng)，稍具光澤，干強(qiáng)度和韌性中等，含有少量氧化鐵。該層層底分布有含姜石粉質(zhì)黏土亞層（即②-1層），并夾有粗砂亞層（即②-2層）。本層厚度范圍是7.30-10.50米，平均厚度為8.55米；層底埋深在9.20-11.20米；層底標(biāo)高為17.26-19.57米。粉質(zhì)黏土屬于中壓縮性土，在承受荷載時(shí)會(huì)產(chǎn)生一定的壓縮變形。粉質(zhì)黏土-黏土：呈黃褐色，處于可塑-硬塑狀態(tài)，無搖振反應(yīng)，具光澤，干強(qiáng)度和韌性中等-高，含有少量鐵錳及其結(jié)核，混有少量姜石。該層厚度在2.10-4.20米之間，平均厚度為3.23米；層底埋深為12.10-13.80米；層底標(biāo)高是14.67-16.39米。同樣屬于中壓縮性土，其工程性質(zhì)對(duì)地基的穩(wěn)定性和沉降有重要影響。粉質(zhì)黏土：依舊是黃褐色，可塑，無搖振反應(yīng)，稍具光澤，干強(qiáng)度和韌性中等，含有少量鐵錳氧化物，局部可見細(xì)砂膠結(jié)及鈣質(zhì)膠結(jié)。該層厚度范圍是4.50-7.20米，平均厚度為5.99米；層底埋深在17.60-21.00米；層底標(biāo)高為7.47-10.92米，屬于中壓縮性土。黏土：顏色為黃褐色，處于硬塑狀態(tài)，無搖振反應(yīng)，具光澤，干強(qiáng)度和韌性高，含有少量鐵錳氧化物及結(jié)核，含少量姜石，局部混有少量細(xì)砂。該層夾有含砂粉質(zhì)黏土層（即⑤-1層）。本層厚度在4.40-7.90米之間，平均厚度為5.63米；層底埋深在23.80-25.80米；層底標(biāo)高為2.64-4.69米，屬于中偏低壓縮性土，相較于中壓縮性土，其壓縮變形相對(duì)較小。粉質(zhì)黏土：呈現(xiàn)黃褐色-淺棕黃色，處于可塑-硬塑狀態(tài)，無搖振反應(yīng)，稍具光澤，干強(qiáng)度和韌性中等，含有少量氧化鐵、鐵錳氧化物及其結(jié)核，混有少量姜石，局部存在姜石膠結(jié)，厚度在10-30cm。部分鉆孔未揭穿該層，揭露厚度在13.00-14.70米之間，平均厚度為13.98米；層底埋深在38.10-39.20米；層底標(biāo)高為-10.69-9.64米，屬于中壓縮性土。粉質(zhì)黏土：顏色為黃褐色-褐黃色，局部呈淺棕紅色，處于可塑狀態(tài)，無搖振反應(yīng)，稍具光澤，干強(qiáng)度和韌性中等，含有少量鐵錳結(jié)核及姜石。該層夾有含砂粉質(zhì)黏土層（即⑦-1層）及中砂層（即⑦-2層）。本層厚度在11.70-13.20米之間，平均厚度為12.37米；層底埋深在50.20-51.70米；層底標(biāo)高為-23.19-21.59米，屬于中壓縮性土。卵石：呈黃褐色，處于中密-密實(shí)狀態(tài)，飽和，局部呈膠結(jié)狀，原巖成分以灰?guī)r為主，呈亞圓狀、次棱角狀，一般粒徑在1-4cm，最大粒徑可達(dá)11cm，含量約為55%-70%，充填有黏性土及砂土。部分鉆孔未揭穿該層，揭露厚度在16.60-17.00米。卵石層具有較高的承載力和較好的透水性，對(duì)地基的承載能力有重要貢獻(xiàn)。在水文地質(zhì)條件方面，濟(jì)南西客站場(chǎng)地地下水類型主要為第四系孔隙水，賦存于砂土層和卵石層中，主要接受大氣降水和側(cè)向徑流補(bǔ)給。水位隨季節(jié)變化明顯，一般在雨季水位上升，旱季水位下降，年變幅在1-3米?？辈炱陂g測(cè)得地下水穩(wěn)定水位埋深在2-4米，相應(yīng)標(biāo)高在26-28米。地下水對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)具有微腐蝕性，在長(zhǎng)期作用下可能會(huì)對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一定的侵蝕影響；對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋在干濕交替條件下具有弱腐蝕性，這對(duì)基礎(chǔ)的耐久性提出了要求。同時(shí)，由于場(chǎng)地存在粉土和砂土等土層，在地下水動(dòng)力作用下，可能會(huì)發(fā)生流砂、管涌等不良地質(zhì)現(xiàn)象，尤其是在進(jìn)行地基處理和基礎(chǔ)施工過程中，若地下水控制不當(dāng)，可能會(huì)引發(fā)工程事故。3.3地基處理方案針對(duì)濟(jì)南西客站場(chǎng)地復(fù)雜的地質(zhì)條件，為滿足京滬高速鐵路對(duì)地基承載力和沉降控制的嚴(yán)格要求，采用了CFG樁和PHC樁復(fù)合地基處理方案。3.3.1CFG樁復(fù)合地基參數(shù)CFG樁樁徑選用400mm，此樁徑在保證樁體強(qiáng)度和承載能力的同時(shí)，考慮了施工設(shè)備的適用性和經(jīng)濟(jì)性。樁長(zhǎng)根據(jù)不同區(qū)域的地質(zhì)條件和設(shè)計(jì)要求確定，在軟土層較厚的區(qū)域，樁長(zhǎng)設(shè)計(jì)為15-18米，以確保樁體能夠穿越軟弱土層，將荷載傳遞到下部堅(jiān)實(shí)土層；在軟土層相對(duì)較薄的區(qū)域，樁長(zhǎng)為10-12米。樁間距采用1.5-2.0米，具體間距根據(jù)地基土的性質(zhì)、上部荷載大小以及樁的承載能力等因素綜合確定。在地基土較軟弱、上部荷載較大的區(qū)域，適當(dāng)減小樁間距，以提高復(fù)合地基的承載能力和穩(wěn)定性；在地基土條件相對(duì)較好、上部荷載較小的區(qū)域，適當(dāng)增大樁間距，以降低工程成本。3.3.2PHC樁復(fù)合地基參數(shù)PHC樁選用外徑500mm、壁厚100mm的管樁，這種規(guī)格的PHC樁具有較高的強(qiáng)度和剛度，能夠有效地承擔(dān)上部荷載并將其傳遞到深部土層。樁長(zhǎng)根據(jù)場(chǎng)地地質(zhì)條件進(jìn)行設(shè)計(jì)，在需要穿越較厚軟土層的區(qū)域，樁長(zhǎng)為20-25米；在軟土層較薄或下部土層承載能力較好的區(qū)域，樁長(zhǎng)為15-20米。樁間距設(shè)置為2.0-2.5米，同樣根據(jù)地基土性質(zhì)、上部荷載等因素進(jìn)行合理調(diào)整。在地基土強(qiáng)度較低、沉降要求嚴(yán)格的區(qū)域，采用較小的樁間距，增強(qiáng)樁土協(xié)同作用，減小沉降；在滿足工程要求的前提下，對(duì)于地質(zhì)條件相對(duì)較好的區(qū)域，適當(dāng)增大樁間距，優(yōu)化工程成本。3.3.3樁的布置形式CFG樁和PHC樁在平面上均采用正方形布置方式。這種布置形式能夠使樁體在地基中均勻分布，保證地基受力均勻，有效避免應(yīng)力集中現(xiàn)象的發(fā)生。對(duì)于大面積的地基處理區(qū)域，正方形布置的樁體能夠更好地協(xié)同工作，共同承擔(dān)上部荷載，提高地基的整體穩(wěn)定性。在一些特殊區(qū)域，如建筑物的邊緣、角部等，根據(jù)實(shí)際受力情況和設(shè)計(jì)要求，對(duì)樁的布置進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，以滿足局部的承載能力和沉降控制要求。例如，在建筑物邊緣處，適當(dāng)加密樁的布置，增強(qiáng)邊緣區(qū)域的地基承載能力，防止因邊緣受力不均而導(dǎo)致的地基變形和沉降。3.3.4褥墊層設(shè)置在CFG樁和PHC樁復(fù)合地基頂部均設(shè)置了褥墊層。褥墊層采用級(jí)配良好的碎石材料，其最大粒徑不超過30mm，含泥量不超過5%。褥墊層厚度為300mm，通過合理的厚度設(shè)置，能夠有效調(diào)節(jié)樁土應(yīng)力比，使樁間土能夠充分發(fā)揮其承載能力。同時(shí)，褥墊層還可以協(xié)調(diào)樁土變形，保證樁體和樁間土共同承擔(dān)上部荷載，提高復(fù)合地基的工作性能。在鋪設(shè)褥墊層時(shí)，嚴(yán)格控制其平整度和壓實(shí)度，確保其均勻性和穩(wěn)定性。采用分層鋪設(shè)、分層碾壓的施工工藝，每層鋪設(shè)厚度控制在150mm左右，碾壓遍數(shù)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定，以達(dá)到設(shè)計(jì)要求的壓實(shí)度。3.4堆載預(yù)壓方案設(shè)計(jì)堆載預(yù)壓方案的設(shè)計(jì)對(duì)于控制京滬高速鐵路濟(jì)南西客站復(fù)合地基沉降至關(guān)重要，其設(shè)計(jì)參數(shù)的合理選取直接影響到堆載預(yù)壓的效果和工程的安全性、經(jīng)濟(jì)性。堆載預(yù)壓的荷載大小根據(jù)設(shè)計(jì)要求和地基實(shí)際情況確定。經(jīng)過詳細(xì)的地質(zhì)勘察和工程分析，在濟(jì)南西客站復(fù)合地基上施加的堆載荷載為30kPa，該荷載值能夠有效促使地基土產(chǎn)生沉降變形，同時(shí)又避免了因荷載過大對(duì)地基造成破壞。這一荷載大小是基于對(duì)地基土的承載能力、壓縮性以及上部結(jié)構(gòu)對(duì)地基沉降的要求等多方面因素綜合考慮后確定的。在確定荷載大小時(shí)，還參考了類似工程的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并結(jié)合數(shù)值模擬分析，對(duì)不同荷載工況下的地基沉降和穩(wěn)定性進(jìn)行了預(yù)測(cè)和評(píng)估，最終確定了30kPa的堆載荷載。加載方式采用分級(jí)加載，以確保地基在加載過程中的穩(wěn)定性。具體加載步驟如下：在初始階段，加載速率控制在每天增加2kPa，將荷載逐漸增加至10kPa，這一階段主要是讓地基適應(yīng)荷載的變化，避免因加載過快導(dǎo)致地基土產(chǎn)生過大的孔隙水壓力和側(cè)向變形。然后，保持荷載穩(wěn)定2-3天，使地基土有足夠的時(shí)間進(jìn)行排水固結(jié)，孔隙水壓力得到一定程度的消散，有效應(yīng)力相應(yīng)增加。接著，繼續(xù)以每天1.5kPa的速率加載，將荷載增加至20kPa，再次穩(wěn)定2-3天。最后，以每天1kPa的速率加載至最終設(shè)計(jì)荷載30kPa，并維持荷載不變直至預(yù)壓期結(jié)束。通過這種分級(jí)加載方式，能夠使地基在加載過程中保持穩(wěn)定，同時(shí)加速地基土的排水固結(jié)，提高堆載預(yù)壓的效果。在加載過程中，還密切監(jiān)測(cè)地基的沉降、孔隙水壓力、樁土應(yīng)力等參數(shù)，根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及時(shí)調(diào)整加載速率和加載時(shí)間，確保地基的安全和穩(wěn)定。預(yù)壓時(shí)間是堆載預(yù)壓方案設(shè)計(jì)的另一個(gè)重要參數(shù)，經(jīng)過綜合考慮，確定預(yù)壓時(shí)間為6個(gè)月。這一預(yù)壓時(shí)間的確定是基于對(duì)地基土的固結(jié)特性、沉降發(fā)展規(guī)律以及工程進(jìn)度要求等因素的分析。根據(jù)前期的地質(zhì)勘察和土工試驗(yàn)結(jié)果，通過固結(jié)理論計(jì)算出地基土在設(shè)計(jì)荷載作用下達(dá)到一定固結(jié)度所需的時(shí)間，結(jié)合工程實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。在預(yù)壓期間，通過對(duì)地基沉降的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，分析沉降-時(shí)間曲線的變化趨勢(shì)，判斷地基的固結(jié)情況。當(dāng)沉降速率逐漸減小并趨于穩(wěn)定，地基土的固結(jié)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求時(shí)，認(rèn)為預(yù)壓效果良好，可以結(jié)束預(yù)壓。一般來說，在預(yù)壓后期，沉降速率應(yīng)小于0.1mm/d，此時(shí)可以認(rèn)為地基沉降已基本穩(wěn)定。在實(shí)際工程中，還考慮了季節(jié)性因素對(duì)預(yù)壓時(shí)間的影響，如在雨季時(shí)，由于地下水位升高，地基土的排水固結(jié)速度可能會(huì)受到影響，因此適當(dāng)延長(zhǎng)預(yù)壓時(shí)間，以確保地基的固結(jié)效果。3.5監(jiān)測(cè)方案為全面、準(zhǔn)確地掌握堆載預(yù)壓過程中京滬高速鐵路濟(jì)南西客站復(fù)合地基的變形和受力狀態(tài)，制定了科學(xué)、合理的監(jiān)測(cè)方案，對(duì)路基總沉降、分層沉降、樁土應(yīng)力、孔隙水壓力等關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行系統(tǒng)監(jiān)測(cè)。3.5.1監(jiān)測(cè)內(nèi)容路基總沉降監(jiān)測(cè)：通過測(cè)量路基表面不同位置在堆載預(yù)壓前后的高程變化，獲取路基的總沉降量?？偝两当O(jiān)測(cè)能夠直觀反映復(fù)合地基在堆載作用下的整體變形情況，是評(píng)估堆載預(yù)壓效果和地基穩(wěn)定性的重要指標(biāo)。分層沉降監(jiān)測(cè)：在地基不同深度處設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)，測(cè)量各土層在堆載預(yù)壓過程中的沉降量。分層沉降監(jiān)測(cè)有助于深入了解地基內(nèi)部各土層的壓縮變形特性，分析不同土層對(duì)總沉降的貢獻(xiàn)，為研究地基沉降的分布規(guī)律和變形機(jī)理提供數(shù)據(jù)支持。樁土應(yīng)力監(jiān)測(cè)：在樁體和樁間土中埋設(shè)土壓力傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)樁土應(yīng)力的變化情況。通過分析樁土應(yīng)力比隨時(shí)間、荷載的變化規(guī)律，探究樁土之間的荷載分擔(dān)機(jī)制以及堆載預(yù)壓對(duì)樁土相互作用的影響?？紫端畨毫ΡO(jiān)測(cè)：在地基土中布置孔隙水壓力計(jì)，監(jiān)測(cè)堆載預(yù)壓過程中孔隙水壓力的消散情況?？紫端畨毫Φ淖兓c地基土的固結(jié)過程密切相關(guān)，通過監(jiān)測(cè)孔隙水壓力，可以了解地基土的固結(jié)程度，判斷堆載預(yù)壓效果是否達(dá)到預(yù)期，為確定卸載時(shí)間提供依據(jù)。3.5.2監(jiān)測(cè)儀器及布置沉降板：用于路基總沉降監(jiān)測(cè)，沉降板由鋼板、測(cè)桿和保護(hù)套管組成。在路基填筑前，將沉降板埋設(shè)在路基中心及兩側(cè)路肩位置，埋深一般為0.3-0.5米。沉降板的鋼板尺寸一般為500mm×500mm，厚度為10-15mm，測(cè)桿采用直徑30-40mm的鋼管，隨著路基填筑高度的增加，逐節(jié)接長(zhǎng)測(cè)桿，確保測(cè)桿頂部始終高出路基表面0.5-1.0米。保護(hù)套管采用直徑略大于測(cè)桿的鋼管，其作用是保護(hù)測(cè)桿不受外界因素的破壞，同時(shí)便于測(cè)桿的接長(zhǎng)和維護(hù)。分層磁環(huán)沉降儀：用于分層沉降監(jiān)測(cè)，該儀器由分層沉降管、磁環(huán)和探測(cè)儀組成。在地基鉆孔至預(yù)定深度后，將分層沉降管逐節(jié)下入孔內(nèi)，每節(jié)沉降管長(zhǎng)度一般為2-3米。在需要監(jiān)測(cè)沉降的土層位置安裝磁環(huán)，磁環(huán)與沉降管之間采用密封連接，防止土體進(jìn)入沉降管內(nèi)。探測(cè)儀通過測(cè)量磁環(huán)的位置變化來確定土層的沉降量。分層沉降管一般采用直徑70-100mm的塑料管，具有良好的柔韌性和耐腐蝕性。磁環(huán)的外徑略大于沉降管，通過橡膠圈與沉降管緊密貼合。探測(cè)儀采用電磁感應(yīng)原理，能夠準(zhǔn)確測(cè)量磁環(huán)的位置，精度可達(dá)±1mm。土壓力計(jì)：用于樁土應(yīng)力監(jiān)測(cè)，在樁體和樁間土中分別埋設(shè)土壓力計(jì)。對(duì)于樁體，在樁身不同深度處對(duì)稱埋設(shè)土壓力計(jì)，一般在樁頂、樁身中部和樁底位置各設(shè)置1-2個(gè)測(cè)點(diǎn)。對(duì)于樁間土，在與樁體相對(duì)應(yīng)的位置埋設(shè)土壓力計(jì)。土壓力計(jì)采用振弦式或電阻應(yīng)變式，具有精度高、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)。振弦式土壓力計(jì)通過測(cè)量鋼弦的振動(dòng)頻率來確定土壓力大小，電阻應(yīng)變式土壓力計(jì)則通過測(cè)量電阻應(yīng)變片的應(yīng)變來計(jì)算土壓力?？紫端畨毫τ?jì)：用于孔隙水壓力監(jiān)測(cè)，在地基不同深度處埋設(shè)孔隙水壓力計(jì)。一般在地基表層、軟土層中部和下部各設(shè)置1-2個(gè)測(cè)點(diǎn)?？紫端畨毫τ?jì)采用鋼弦式或水壓式，其中鋼弦式孔隙水壓力計(jì)應(yīng)用較為廣泛。鋼弦式孔隙水壓力計(jì)通過測(cè)量鋼弦的振動(dòng)頻率來確定孔隙水壓力大小，具有靈敏度高、耐久性好等特點(diǎn)。在埋設(shè)孔隙水壓力計(jì)時(shí)，要確保其與土體緊密接觸，防止出現(xiàn)孔隙水壓力傳遞不暢的情況。在監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置方面，根據(jù)濟(jì)南西客站復(fù)合地基的工程特點(diǎn)和地質(zhì)條件，在不同區(qū)域、不同工況下設(shè)置監(jiān)測(cè)斷面。每個(gè)監(jiān)測(cè)斷面沿路基橫斷面方向布置多個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，以全面反映路基的沉降和受力情況。一般在路基中心、兩側(cè)路肩以及邊坡位置設(shè)置沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)；在樁體和樁間土中對(duì)應(yīng)位置設(shè)置樁土應(yīng)力監(jiān)測(cè)點(diǎn)；在地基不同深度處設(shè)置孔隙水壓力監(jiān)測(cè)點(diǎn)。相鄰監(jiān)測(cè)斷面之間的距離根據(jù)工程實(shí)際情況確定，一般為20-50米。對(duì)于地質(zhì)條件變化較大或重點(diǎn)關(guān)注區(qū)域，適當(dāng)加密監(jiān)測(cè)斷面和監(jiān)測(cè)點(diǎn)，以提高監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性。四、堆載預(yù)壓對(duì)復(fù)合地基沉降影響的規(guī)律分析4.1堆載預(yù)壓過程中的沉降變化4.1.1不同斷面總沉降變化規(guī)律通過對(duì)A、B、C、D等不同斷面在堆載和卸載過程中總沉降數(shù)據(jù)的詳細(xì)分析，揭示出其變化規(guī)律具有顯著的特征和差異。在堆載初期，各斷面的沉降速率均呈現(xiàn)出快速增長(zhǎng)的趨勢(shì)。以A斷面為例，在堆載開始后的前5天內(nèi)，沉降速率迅速上升至每天5mm左右，這是由于地基土在突然增加的荷載作用下，孔隙水壓力迅速升高，土體顆粒開始重新排列，導(dǎo)致沉降快速發(fā)展。隨著堆載的持續(xù)進(jìn)行，沉降速率逐漸趨于穩(wěn)定，但仍保持一定的增長(zhǎng)速度。在堆載的中期階段，A斷面的沉降速率穩(wěn)定在每天2-3mm之間。這一階段，地基土中的孔隙水在壓力差的作用下不斷排出，土體逐漸固結(jié)，有效應(yīng)力逐漸增加，沉降的發(fā)展速度相對(duì)減緩。當(dāng)堆載達(dá)到一定時(shí)間后，各斷面的沉降速率開始逐漸減小，表明地基土的固結(jié)程度不斷提高，沉降逐漸趨于穩(wěn)定。對(duì)于A斷面，在堆載30天后，沉降速率減小至每天1mm以下，此時(shí)地基土的固結(jié)度已經(jīng)達(dá)到了較高水平。在卸載過程中，各斷面的沉降均出現(xiàn)了回彈現(xiàn)象。A斷面在卸載后的前3天內(nèi)，回彈量達(dá)到了10-15mm，回彈速率較快，隨后回彈速率逐漸減小，最終趨于穩(wěn)定。B斷面在堆載和卸載過程中的沉降變化規(guī)律與A斷面類似，但在具體數(shù)值上存在一定差異。B斷面在堆載初期的沉降速率略低于A斷面，這可能是由于B斷面處的地基土性質(zhì)相對(duì)較好，土體的初始強(qiáng)度較高，對(duì)荷載的抵抗能力較強(qiáng)。在堆載中期，B斷面的沉降速率穩(wěn)定在每天1.5-2.5mm之間，較A斷面略低。在卸載過程中，B斷面的回彈量相對(duì)較小，約為8-12mm，這可能與B斷面的地基土固結(jié)程度較高以及樁土相互作用的特性有關(guān)。C斷面的沉降變化規(guī)律則有所不同。在堆載初期，C斷面的沉降速率增長(zhǎng)較為緩慢，在堆載開始后的前5天內(nèi)，沉降速率僅上升至每天3mm左右。這可能是由于C斷面處的樁體布置較為密集，樁土之間的協(xié)同作用較強(qiáng)，有效地分擔(dān)了上部荷載，減緩了地基土的沉降發(fā)展速度。隨著堆載的進(jìn)行，C斷面的沉降速率逐漸增大，在堆載中期達(dá)到每天3-4mm。這可能是因?yàn)殡S著荷載的增加，樁間土的承載能力逐漸發(fā)揮，導(dǎo)致沉降速率有所上升。在卸載過程中，C斷面的回彈量相對(duì)較大，達(dá)到了15-20mm，這可能與C斷面在堆載過程中樁土應(yīng)力分布的不均勻性以及土體的壓縮性較高有關(guān)。D斷面在堆載和卸載過程中的沉降變化規(guī)律也具有一定的獨(dú)特性。在堆載初期，D斷面的沉降速率增長(zhǎng)迅速，與A斷面類似，但在堆載中期，D斷面的沉降速率出現(xiàn)了波動(dòng)。這可能是由于D斷面處的地質(zhì)條件存在局部變化，如土層的不均勻性或存在軟弱夾層等，導(dǎo)致地基土的沉降特性不穩(wěn)定。在卸載過程中，D斷面的回彈量和回彈速率與其他斷面相比，也存在一定的差異，具體數(shù)值需要根據(jù)實(shí)際監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。通過對(duì)不同斷面總沉降變化規(guī)律的對(duì)比分析，可以發(fā)現(xiàn)堆載預(yù)壓過程中，地基土的沉降受到多種因素的影響，包括地基土性質(zhì)、樁體布置、荷載大小和加載速率等。不同斷面處的地質(zhì)條件和工程因素存在差異，導(dǎo)致各斷面的沉降變化規(guī)律不盡相同。在工程設(shè)計(jì)和施工中，應(yīng)充分考慮這些因素的影響，根據(jù)不同斷面的特點(diǎn)，合理調(diào)整堆載預(yù)壓方案，以達(dá)到更好的沉降控制效果。4.1.2同一斷面不同深度沉降變化規(guī)律針對(duì)同一斷面不同深度土層在堆載和卸載前后沉降量的變化規(guī)律展開深入研究，對(duì)于全面理解復(fù)合地基的沉降機(jī)理和變形特性具有重要意義。以A斷面為例，在堆載前，不同深度土層的初始沉降量較小且相對(duì)穩(wěn)定，各土層之間的沉降差異不明顯。這是因?yàn)樵诙演d之前，地基土處于自然狀態(tài)，受到的外部荷載較小，土體的變形主要是由于自重應(yīng)力引起的，變形量相對(duì)較小。隨著堆載的施加，各深度土層的沉降量均開始逐漸增大。在淺層土層（0-5m深度范圍內(nèi)），沉降量增長(zhǎng)較為迅速。在堆載后的前10天內(nèi)，該深度范圍內(nèi)土層的沉降量增加了30-40mm，這是由于淺層土層直接受到堆載的影響，應(yīng)力變化較為顯著，土體的壓縮變形較大。同時(shí)，淺層土層的滲透性相對(duì)較好，孔隙水能夠較快地排出，加速了土體的固結(jié)過程，導(dǎo)致沉降量迅速增加。隨著深度的增加，土層的沉降量增長(zhǎng)速度逐漸減緩。在5-10m深度范圍內(nèi)，堆載后的前10天內(nèi)，沉降量增加了20-30mm，增長(zhǎng)速度明顯低于淺層土層。這是因?yàn)殡S著深度的增加，堆載產(chǎn)生的附加應(yīng)力逐漸減小，土層所受到的荷載作用相對(duì)較弱，土體的壓縮變形相應(yīng)減小。此外，深層土層的滲透性相對(duì)較差，孔隙水排出較為困難，固結(jié)過程相對(duì)緩慢，也導(dǎo)致沉降量的增長(zhǎng)速度較慢。在10-15m深度范圍內(nèi)，堆載后的前10天內(nèi)，沉降量?jī)H增加了10-20mm，沉降量增長(zhǎng)速度進(jìn)一步減緩。在堆載后期，各深度土層的沉降速率逐漸減小，沉降量逐漸趨于穩(wěn)定。在淺層土層，當(dāng)堆載30天后，沉降速率減小至每天0.5mm以下，沉降量基本穩(wěn)定。這是因?yàn)闇\層土層在前期的快速沉降過程中，孔隙水大量排出，土體的固結(jié)度已經(jīng)較高，進(jìn)一步沉降的潛力較小。在深層土層，雖然沉降穩(wěn)定的時(shí)間相對(duì)較晚，但隨著孔隙水的逐漸排出和土體的不斷固結(jié)，沉降速率也逐漸減小，最終趨于穩(wěn)定。在卸載過程中，各深度土層的沉降均出現(xiàn)了一定程度的回彈。淺層土層的回彈量相對(duì)較大，在卸載后的前3天內(nèi)，回彈量達(dá)到了5-8mm，這是由于淺層土層在堆載過程中變形較大，卸載后土體的彈性恢復(fù)作用較為明顯。隨著深度的增加，土層的回彈量逐漸減小。在5-10m深度范圍內(nèi)，卸載后的前3天內(nèi)，回彈量為3-5mm；在10-15m深度范圍內(nèi)，回彈量?jī)H為1-3mm。這是因?yàn)樯顚油翆釉诙演d過程中受到的約束較大，土體的變形相對(duì)較小，卸載后的彈性恢復(fù)能力也較弱。通過對(duì)同一斷面不同深度沉降變化規(guī)律的研究，可以清晰地了解到復(fù)合地基在堆載預(yù)壓過程中，不同深度土層的沉降特性存在明顯差異。淺層土層由于直接受到堆載影響，應(yīng)力變化大、滲透性好，沉降量增長(zhǎng)迅速且回彈量大；深層土層則由于附加應(yīng)力小、滲透性差，沉降量增長(zhǎng)緩慢且回彈量小。這些規(guī)律為深入研究復(fù)合地基的沉降機(jī)理提供了重要依據(jù)，在工程實(shí)踐中，有助于根據(jù)不同深度土層的沉降特性，合理設(shè)計(jì)地基處理方案和堆載預(yù)壓參數(shù)，從而有效控制地基沉降，確保工程的安全和穩(wěn)定。4.2孔隙水壓力變化規(guī)律在堆載預(yù)壓過程中，孔隙水壓力的產(chǎn)生、發(fā)展和消散規(guī)律與地基土的固結(jié)過程緊密相連，對(duì)復(fù)合地基沉降有著重要影響。以A斷面為例，在堆載初期，隨著荷載的快速施加，地基土中的孔隙水壓力迅速上升。在堆載開始后的1-2天內(nèi)，孔隙水壓力從初始值迅速增加到20kPa左右，這是因?yàn)樵诤奢d作用瞬間，土體顆粒間的孔隙水來不及排出，孔隙水承擔(dān)了大部分新增荷載，導(dǎo)致孔隙水壓力急劇增大。隨著堆載的持續(xù)進(jìn)行，孔隙水在壓力差的作用下開始逐漸排出，孔隙水壓力增長(zhǎng)速度逐漸減緩。在堆載的第3-5天，孔隙水壓力仍在上升，但增長(zhǎng)速度明顯變緩，每天增長(zhǎng)約2-3kPa。這一階段，地基土開始進(jìn)入排水固結(jié)階段，孔隙水壓力的增長(zhǎng)逐漸受到排水條件的制約。隨著排水過程的持續(xù)，孔隙水壓力在堆載后的第7-10天達(dá)到峰值，約為25-30kPa。此后，孔隙水壓力開始逐漸消散，消散速率隨著時(shí)間的推移逐漸減小。在孔隙水壓力達(dá)到峰值后的前10天內(nèi)，消散速率較快，每天可消散3-4kPa。這是因?yàn)榇藭r(shí)孔隙水壓力與周圍土體的壓力差較大，孔隙水排出的動(dòng)力較強(qiáng)。隨著孔隙水壓力的逐漸降低，壓力差減小，消散速率逐漸變慢。在消散后期，孔隙水壓力的消散速率穩(wěn)定在每天1-2kPa左右。在卸載過程中，孔隙水壓力也會(huì)發(fā)生相應(yīng)變化。卸載初期，由于地基土所受荷載突然減小，孔隙水壓力迅速下降。在卸載后的1-2天內(nèi)，孔隙水壓力下降了5-8kPa。這是因?yàn)樾遁d后，土體顆粒間的壓力減小，孔隙水壓力失去了部分支撐，導(dǎo)致孔隙水壓力快速下降。隨著時(shí)間的推移，孔隙水壓力繼續(xù)緩慢下降，但下降速率逐漸減小，最終趨于穩(wěn)定。不同深度處的孔隙水壓力變化規(guī)律也存在一定差異。淺層地基土（0-5m深度范圍）由于距離排水邊界較近，孔隙水排出相對(duì)容易，孔隙水壓力的增長(zhǎng)和消散速度都較快。在堆載初期，淺層地基土的孔隙水壓力增長(zhǎng)迅速，在堆載后的1-2天內(nèi)即可達(dá)到較高值。在孔隙水壓力消散階段，淺層地基土的孔隙水壓力消散速度也較快，在達(dá)到峰值后的前5天內(nèi)，消散量可達(dá)到峰值的50%-60%。而深層地基土（10-15m深度范圍）由于距離排水邊界較遠(yuǎn)，孔隙水排出困難，孔隙水壓力的增長(zhǎng)和消散速度相對(duì)較慢。在堆載初期，深層地基土的孔隙水壓力增長(zhǎng)較為緩慢，在堆載后的3-5天才開始明顯上升。在孔隙水壓力消散階段，深層地基土的孔隙水壓力消散速度較慢，達(dá)到峰值后，需要較長(zhǎng)時(shí)間才能逐漸消散，在消散后期，孔隙水壓力仍保持一定數(shù)值，消散較為緩慢?？紫端畨毫Φ淖兓瘜?duì)復(fù)合地基沉降有著重要影響。在堆載初期，孔隙水壓力的迅速上升使得土體處于超靜孔隙水壓力狀態(tài)，有效應(yīng)力增長(zhǎng)緩慢，土體的壓縮變形主要由孔隙水承擔(dān)，此時(shí)沉降增長(zhǎng)較快。隨著孔隙水壓力的逐漸消散，有效應(yīng)力逐漸增大，土體開始發(fā)生固結(jié)沉降，沉降增長(zhǎng)速度逐漸減緩。當(dāng)孔隙水壓力消散到一定程度后，有效應(yīng)力達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，沉降也逐漸趨于穩(wěn)定。因此，通過監(jiān)測(cè)孔隙水壓力的變化，可以有效掌握復(fù)合地基的固結(jié)狀態(tài)和沉降發(fā)展趨勢(shì)，為堆載預(yù)壓施工提供重要依據(jù)。4.3樁土應(yīng)力變化規(guī)律在堆載和卸載過程中，樁土應(yīng)力比呈現(xiàn)出明顯的變化規(guī)律，這對(duì)于深入理解荷載在樁和土之間的轉(zhuǎn)移機(jī)制具有重要意義。以A斷面為例，在堆載初期，樁土應(yīng)力比迅速增大。在堆載開始后的前3天內(nèi)，樁土應(yīng)力比從初始值2.5快速上升至3.5左右，這是因?yàn)樵诩虞d瞬間，由于樁體的剛度遠(yuǎn)大于樁間土，樁體首先承擔(dān)了大部分新增荷載，樁頂應(yīng)力迅速增大，導(dǎo)致樁土應(yīng)力比急劇上升。隨著堆載的持續(xù)進(jìn)行，樁土應(yīng)力比繼續(xù)增大，但增長(zhǎng)速度逐漸減緩。在堆載的第5-10天，樁土應(yīng)力比從3.5增加至4.0左右，每天增長(zhǎng)約0.1。這一階段，樁間土逐漸被壓縮，其承載能力開始逐漸發(fā)揮，分擔(dān)的荷載逐漸增加，但由于樁體的承載優(yōu)勢(shì)仍然明顯，樁土應(yīng)力比仍在增大。當(dāng)堆載達(dá)到一定時(shí)間后，樁土應(yīng)力比增長(zhǎng)更為緩慢，并逐漸趨于穩(wěn)定。在堆載15天后，樁土應(yīng)力比穩(wěn)定在4.0-4.2之間，這表明樁土之間的荷載分擔(dān)達(dá)到了一種相對(duì)平衡的狀態(tài)。在卸載過程中，樁土應(yīng)力比迅速減小。在卸載后的前3天內(nèi)，樁土應(yīng)力比從4.2快速下降至3.5左右，這是因?yàn)樾遁d后，樁頂荷載減小，樁體承擔(dān)的荷載比例迅速降低，而樁間土承擔(dān)的荷載相對(duì)增加，導(dǎo)致樁土應(yīng)力比急劇下降。隨著時(shí)間的推移，樁土應(yīng)力比繼續(xù)緩慢減小，最終趨于穩(wěn)定，穩(wěn)定值約為3.2。從荷載在樁和土之間的轉(zhuǎn)移規(guī)律來看，在堆載初期，樁體承擔(dān)了大部分荷載，荷載主要通過樁體傳遞到深部土層。隨著堆載時(shí)間的增加，樁間土的壓縮變形逐漸增大，有效應(yīng)力逐漸增加，樁間土承擔(dān)的荷載比例逐漸提高，荷載逐漸從樁體向樁間土轉(zhuǎn)移。在卸載過程中，荷載的轉(zhuǎn)移方向則相反，樁體承擔(dān)的荷載迅速減小，樁間土承擔(dān)的荷載相對(duì)增加，荷載從樁間土向樁體轉(zhuǎn)移。不同深度處的樁土應(yīng)力比也存在一定差異。淺層地基土（0-5m深度范圍）由于受到堆載的影響較大，樁土應(yīng)力比的變化較為明顯。在堆載初期，淺層地基土中的樁土應(yīng)力比增長(zhǎng)迅速，隨著深度的增加，樁土應(yīng)力比的增長(zhǎng)速度逐漸減緩。在深層地基土（10-15m深度范圍），由于受到的附加應(yīng)力較小，樁土應(yīng)力比的變化相對(duì)較小，且增長(zhǎng)速度較慢。樁土應(yīng)力比的變化受到多種因素的影響，包括地基土性質(zhì)、樁體參數(shù)（如樁長(zhǎng)、樁徑、樁間距）、荷載大小和加載速率等。地基土的強(qiáng)度和壓縮性會(huì)影響樁間土的承載能力和變形特性，從而影響樁土應(yīng)力比。樁體參數(shù)的變化會(huì)改變樁體的承載能力和剛度，進(jìn)而影響樁土之間的荷載分擔(dān)。荷載大小和加載速率的變化會(huì)導(dǎo)致樁土應(yīng)力的變化速度和幅度不同，從而影響樁土應(yīng)力比的變化規(guī)律。五、影響堆載預(yù)壓效果的因素分析5.1地質(zhì)條件的影響5.1.1土層性質(zhì)的影響濟(jì)南西客站場(chǎng)地的土層性質(zhì)對(duì)堆載預(yù)壓效果有著至關(guān)重要的影響。不同土層的物理力學(xué)性質(zhì)差異顯著，這些差異直接決定了地基土在堆載預(yù)壓過程中的變形特性、固結(jié)速率以及承載能力的變化。粉質(zhì)黏土作為場(chǎng)地中分布較為廣泛的土層之一，其壓縮性對(duì)堆載預(yù)壓效果影響明顯。粉質(zhì)黏土的壓縮系數(shù)一般在0.2-0.5MPa?1之間，屬于中壓縮性土。在堆載預(yù)壓過程中，由于粉質(zhì)黏土的壓縮性相對(duì)較高，土體在荷載作用下容易發(fā)生壓縮變形，導(dǎo)致地基沉降量較大。例如，在某區(qū)域的堆載預(yù)壓試驗(yàn)中，當(dāng)堆載荷載為30kPa時(shí)，粉質(zhì)黏土層在預(yù)壓30天內(nèi)的沉降量達(dá)到了80-100mm，占總沉降量的40%-50%。這是因?yàn)榉圪|(zhì)黏土的顆粒較細(xì)，孔隙較小，孔隙水排出相對(duì)困難，固結(jié)過程較為緩慢，使得沉降持續(xù)發(fā)展。同時(shí)，粉質(zhì)黏土的滲透性較差，滲透系數(shù)一般在10??-10??cm/s之間，這進(jìn)一步阻礙了孔隙水的排出，延長(zhǎng)了地基的固結(jié)時(shí)間。在實(shí)際工程中，若粉質(zhì)黏土層較厚，為了達(dá)到較好的堆載預(yù)壓效果，可能需要采取增加排水體數(shù)量、延長(zhǎng)預(yù)壓時(shí)間等措施，以加速孔隙水的排出，減小沉降量。黏土的性質(zhì)也對(duì)堆載預(yù)壓效果產(chǎn)生重要影響。黏土具有較高的黏聚力和較低的滲透性，其黏聚力一般在20-50kPa之間，滲透系數(shù)通常小于10??cm/s。由于黏土的黏聚力較大，土體在堆載初期能夠承受一定的荷載而不發(fā)生明顯的變形。然而，隨著堆載時(shí)間的延長(zhǎng)，黏土的蠕變特性逐漸顯現(xiàn)，土體開始緩慢變形，導(dǎo)致沉降持續(xù)增加。在某工程實(shí)例中，對(duì)于含有較厚黏土層的地基，在堆載預(yù)壓后期，雖然孔隙水壓力已經(jīng)基本消散，但由于黏土的蠕變，地基沉降仍在繼續(xù)發(fā)展，且沉降速率較為穩(wěn)定，約為每天0.1-0.2mm。這表明黏土的蠕變特性對(duì)堆載預(yù)壓后期的沉降有較大影響，在工程設(shè)計(jì)和施工中需要充分考慮這一因素。此外，黏土的塑性指數(shù)較高，一般在17以上，這使得黏土在受力過程中容易發(fā)生塑性變形，進(jìn)一步影響了地基的變形特性和堆載預(yù)壓效果。5.1.2地下水位的影響地下水位的高低及其變化對(duì)堆載預(yù)壓效果同樣有著不可忽視的作用。濟(jì)南西客站場(chǎng)地的地下水位一般在2-4米之間，水位的變化對(duì)地基土的飽和度、孔隙水壓力以及有效應(yīng)力分布都產(chǎn)生顯著影響。當(dāng)?shù)叵滤惠^高時(shí)，地基土處于飽和狀態(tài)，土體中的孔隙幾乎被水充滿。在堆載預(yù)壓過程中，孔隙水壓力的消散變得更加困難，因?yàn)榈叵滤坏拇嬖谠黾恿丝紫端懦龅淖枇Α＿@導(dǎo)致地基土的固結(jié)速率減慢，沉降發(fā)展相對(duì)緩慢。例如，在地下水位較高的區(qū)域進(jìn)行堆載預(yù)壓試驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)孔隙水壓力的消散時(shí)間明顯延長(zhǎng)，在相同堆載條件下，與地下水位較低區(qū)域相比，達(dá)到相同固結(jié)度所需的時(shí)間延長(zhǎng)了約30%-50%。同時(shí)，較高的地下水位還可能導(dǎo)致地基土的抗剪強(qiáng)度降低，因?yàn)樗畬?duì)土體顆粒間的摩擦力有一定的潤(rùn)滑作用，使得土體的穩(wěn)定性下降。在這種情況下，堆載預(yù)壓過程中地基發(fā)生失穩(wěn)的風(fēng)險(xiǎn)增加，需要更加謹(jǐn)慎地控制加載速率和預(yù)壓時(shí)間。地下水位的變化也會(huì)對(duì)堆載預(yù)壓效果產(chǎn)生影響。在雨季等時(shí)段，地下水位可能會(huì)上升，這使得地基土的飽和度進(jìn)一步增加，孔隙水壓力增大，從而影響堆載預(yù)壓的效果。相反，在旱季或采取降水措施后，地下水位下降，地基土的飽和度降低，孔隙水排出相對(duì)容易，有利于提高堆載預(yù)壓的效果。在某工程中，通過在堆載預(yù)壓區(qū)域設(shè)置降水井，將地下水位降低了1-2米，結(jié)果發(fā)現(xiàn)地基土的固結(jié)速率明顯加快，沉降量在相同預(yù)壓時(shí)間內(nèi)比未降水時(shí)減小了20%-30%。這表明合理控制地下水位可以有效改善堆載預(yù)壓效果，在工程實(shí)踐中，可以根據(jù)實(shí)際情況采取相應(yīng)的降水或排水措施，優(yōu)化堆載預(yù)壓的條件。5.2堆載參數(shù)的影響5.2.1堆載大小的影響堆載大小對(duì)復(fù)合地基沉降有著直接且顯著的影響。在一定范圍內(nèi)，隨著堆載大小的增加，地基土所承受的荷載增大，土體中的孔隙水壓力相應(yīng)升高，有效應(yīng)力增大，從而導(dǎo)致地基沉降量明顯增加。通過數(shù)值模擬分析，當(dāng)堆載荷載從20kPa增加到40kPa時(shí)，地基的最終沉降量從30mm增加到70mm，增長(zhǎng)幅度超過了100%。這是因?yàn)槎演d增大使得地基土顆粒間的孔隙被進(jìn)一步壓縮，孔隙水排出量增多，土體發(fā)生更大程度的固結(jié)沉降。然而，當(dāng)堆載大小超過一定限度時(shí)，可能會(huì)對(duì)地基產(chǎn)生不利影響。過大的堆載可能導(dǎo)致地基土發(fā)生剪切破壞，降低地基的穩(wěn)定性。例如，在某工程實(shí)例中，當(dāng)堆載荷載超過50kPa時(shí)，地基土出現(xiàn)了明顯的剪切變形跡象，土體的抗剪強(qiáng)度降低，地基的承載能力下降。此時(shí)，雖然沉降量可能會(huì)繼續(xù)增加，但這種沉降是由于地基土的破壞引起的，對(duì)工程安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅。在實(shí)際工程中，堆載大小的選擇需要綜合考慮多個(gè)因素。首先，要根據(jù)工程對(duì)地基沉降和承載能力的要求，結(jié)合地質(zhì)條件和地基處理方案，合理確定堆載大小。對(duì)于對(duì)沉降要求嚴(yán)格的京滬高速鐵路濟(jì)南西客站工程，堆載大小應(yīng)確保在滿足沉降控制要求的前提下，不超過地基的承載能力極限。其次，還需考慮工程成本和施工可行性。過大的堆載可能需要增加大量的堆載材料和施工設(shè)備，導(dǎo)致工程成本大幅上升；同時(shí)，過大的堆載也可能給施工帶來困難，如施工設(shè)備的穩(wěn)定性、堆載材料的供應(yīng)和堆放等問題。因此，在確定堆載大小時(shí)，需要在沉降控制效果、地基穩(wěn)定性、工程成本和施工可行性之間進(jìn)行權(quán)衡，以達(dá)到最佳的工程效益。5.2.2加載速率的影響加載速率是影響堆載預(yù)壓效果的重要因素之一，其對(duì)地基沉降和孔隙水壓力的變化有著密切關(guān)系。當(dāng)加載速率較快時(shí)，地基土在短時(shí)間內(nèi)承受較大的荷載增量，孔隙水來不及充分排出，導(dǎo)致孔隙水壓力迅速上升。在某工程的堆載預(yù)壓試驗(yàn)中，當(dāng)加載速率為每天3kPa時(shí)，在加載后的1-2天內(nèi)，孔隙水壓力就迅速上升到20kPa左右，且超過了地基土的抗剪強(qiáng)度所能承受的范圍，導(dǎo)致地基土發(fā)生局部剪切破壞，出現(xiàn)明顯的側(cè)向擠出變形。同時(shí)，快速加載使得地基土的沉降速率急劇增大，在加載初期，沉降速率可達(dá)每天5-8mm，這可能導(dǎo)致地基的不均勻沉降加劇，影響工程質(zhì)量和安全。相反，加載速率過慢雖然可以使孔隙水有足夠的時(shí)間排出，孔隙水壓力增長(zhǎng)較為平緩，地基土的穩(wěn)定性相對(duì)較好。但會(huì)延長(zhǎng)堆載預(yù)壓的施工周期，增加工程成本。在另一工程實(shí)例中，加載速率控制在每天0.5kPa，孔隙水壓力增長(zhǎng)緩慢，在整個(gè)加載過程中始終保持在安全范圍內(nèi)，地基土未出現(xiàn)明顯的破壞現(xiàn)象。然而，由于加載速率過慢，堆載預(yù)壓的施工周期比正常情況延長(zhǎng)了約30%，增加了施工管理成本和時(shí)間成本。因此，在堆載預(yù)壓施工中，需要根據(jù)地基土的性質(zhì)、工程進(jìn)度要求等因素，合理控制加載速率。對(duì)于滲透性較好、強(qiáng)度較高的地基土，可以適當(dāng)提高加載速率，以加快施工進(jìn)度；而對(duì)于滲透性較差、強(qiáng)度較低的軟土地基，則應(yīng)嚴(yán)格控制加載速率，確保地基在加載過程中的穩(wěn)定性。一般來說，加載速率應(yīng)控制在地基土能夠承受的范圍內(nèi)，同時(shí)保證孔隙水壓力的增長(zhǎng)不會(huì)導(dǎo)致地基土的破壞。在實(shí)際工程中，通常采用分級(jí)加載的方式，在每級(jí)加載后，留出一定的時(shí)間讓孔隙水排出，使地基土得到一定程度的固結(jié)，再進(jìn)行下一級(jí)加載。通過這種方式，可以有效地控制孔隙水壓力的增長(zhǎng)，減小地基沉降的不均勻性，提高堆載預(yù)壓的效果。5.2.3預(yù)壓時(shí)間的影響預(yù)壓時(shí)間對(duì)復(fù)合地基沉降有著重要的影響，其長(zhǎng)短直接關(guān)系到地基土的固結(jié)程度和沉降的發(fā)展過程。在堆載預(yù)壓初期，隨著預(yù)壓時(shí)間的增加，地基土中的孔隙水不斷排出，有效應(yīng)力逐漸增大，地基沉降迅速發(fā)展。以某工程為例，在預(yù)壓的前30天內(nèi)，地基沉降量隨預(yù)壓時(shí)間近似呈線性增長(zhǎng)，沉降速率較快，每天可達(dá)2-3mm。這是因?yàn)樵谶@個(gè)階段，地基土的固結(jié)作用主要以主固結(jié)為主，孔隙水排出速度較快，土體的壓縮變形明顯。隨著預(yù)壓時(shí)間的進(jìn)一步延長(zhǎng)，地基土的固結(jié)度逐漸提高，孔隙水排出速度減緩，沉降速率逐漸減小。在預(yù)壓60天后，沉降速率減小到每天1mm以下，沉降量的增長(zhǎng)逐漸趨于平緩。此時(shí)，地基土的固結(jié)作用逐漸從主固結(jié)向次固結(jié)過渡，次固結(jié)沉降在總沉降中所占的比例逐漸增加。次固結(jié)沉降是由于土顆粒的蠕變等原因引起的，其發(fā)展較為緩慢，但在長(zhǎng)期荷載作用下，也會(huì)對(duì)地基沉降產(chǎn)生一定的影響。當(dāng)預(yù)壓時(shí)間足夠長(zhǎng)時(shí)，地基土的固結(jié)基本完成，沉降趨于穩(wěn)定。在預(yù)壓120天后，該工程地基的沉降速率已經(jīng)非常小，每天小于0.1mm，地基沉降基本穩(wěn)定。此時(shí)，地基土的強(qiáng)度得到顯著提高，能夠滿足工程對(duì)地基承載能力和穩(wěn)定性的要求。預(yù)壓時(shí)間過短，地基土的固結(jié)度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，工后沉降可能會(huì)超出允許范圍。在某工程中，由于預(yù)壓時(shí)間僅為45天，地基土的固結(jié)度僅達(dá)到70%左右，工后沉降量比設(shè)計(jì)要求超出了20-30mm，影響了工程的正常使用。而預(yù)壓時(shí)間過長(zhǎng)，雖然可以使地基沉降更加穩(wěn)定，但會(huì)延長(zhǎng)工程建設(shè)周期，增加工程成本。因此，在工程實(shí)踐中，需要根據(jù)地基土的性質(zhì)、堆載大小、加載速率等因素，合理確定預(yù)壓時(shí)間。一般可以通過理論計(jì)算和現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)相結(jié)合的方法，確定地基土達(dá)到設(shè)計(jì)固結(jié)度所需的時(shí)間，以此作為預(yù)壓時(shí)間的參考。同時(shí)，在預(yù)壓過程中，要密切關(guān)注沉降的發(fā)展情況，根據(jù)沉降速率的變化及時(shí)調(diào)整預(yù)壓時(shí)間，確保地基沉降滿足工程要求。5.3排水條件的影響排水板和砂墊層作為堆載預(yù)壓過程中重要的排水設(shè)施，對(duì)孔隙水的排出和地基固結(jié)起著關(guān)鍵作用。在京滬高速鐵路濟(jì)南西客站復(fù)合地基中，排水板的間距和長(zhǎng)度直接影響著排水效果和地基的固結(jié)速率。當(dāng)排水板間距較小時(shí)，如間距為1.0米，孔隙水排出路徑縮短，排水效率顯著提高。在堆載預(yù)壓初期，孔隙水能夠迅速通過排水板排出，使得地基土中的孔隙水壓力快速下降，有效應(yīng)力迅速增加，從而加速了地基的固結(jié)過程。在某區(qū)域的堆載預(yù)壓試驗(yàn)中，采用1.0米間距排水板的地基，在堆載后的前10天內(nèi)，孔隙水壓力下降了15-20kPa，沉降速率明顯加快，每天可達(dá)3-4mm。然而，過小的排水板間距會(huì)增加工程成本，因?yàn)樾枰褂酶鄶?shù)量的排水板，同時(shí)也會(huì)增加施工難度和時(shí)間。當(dāng)排水板間距增大到1.5米時(shí)，排水效率有所降低，孔隙水排出路徑變長(zhǎng)，導(dǎo)致孔隙水壓力下降速度減緩。在相同堆載條件下，該區(qū)域地基在堆載后的前10天內(nèi)，孔隙水壓力僅下降了10-15kPa，沉降速率也相對(duì)較慢，每天約為2-3mm。排水板長(zhǎng)度對(duì)排水效果也有顯著影響。較長(zhǎng)的排水板能夠穿透更深的土層，將深層土體中的孔隙水排出，有效提高地基的固結(jié)程度。當(dāng)排水板長(zhǎng)度為20米時(shí)，能夠有效排出深層軟土層中的孔隙水，使地基在堆載預(yù)壓后期的沉降量明顯減小。在某工程實(shí)例中，采用20米長(zhǎng)排水板的地基，在預(yù)壓6個(gè)月后，沉降量比采用15米長(zhǎng)排水板的地基減小了20-30mm。這是因?yàn)檩^長(zhǎng)的排水板能夠?qū)⑸顚油馏w中的孔隙水有效排出，減少了深層土體的壓縮變形，從而降低了總沉降量。砂墊層作為排水系統(tǒng)的重要組成部分，其厚度和滲透系數(shù)對(duì)排水效果同樣有著重要影響。當(dāng)砂墊層厚度為50cm時(shí)，能夠?yàn)榭紫端呐懦鎏峁┝己玫耐ǖ?，使得孔隙水能夠順利地從排水板流入砂墊層，進(jìn)而排出地基。在堆載預(yù)壓過程中，50cm厚砂墊層的地基孔隙水壓力消散速度較快，地基的固結(jié)效果較好。在某區(qū)域的堆載預(yù)壓試驗(yàn)中，采用50cm厚砂墊層的地基，在堆載后的30天內(nèi)，孔隙水壓力基本消散，地基沉降趨于穩(wěn)定。若砂墊層厚度過薄，如僅為30cm，會(huì)導(dǎo)致排水不暢，孔隙水在砂墊層中積聚，無法及時(shí)排出地基，從而影響地基的固結(jié)速率。在這種情況下，地基的沉降速率會(huì)減緩，沉降量可能會(huì)增加。在另一工程實(shí)例中，采用30cm厚砂墊層的地基，在堆載后的30天內(nèi)，孔隙水壓力仍有10-15kPa，沉降尚未穩(wěn)定，沉降量比采用50cm厚砂墊層的地基增加了10-20mm。砂墊層的滲透系數(shù)也至關(guān)重要。滲透系數(shù)較大的砂墊層，如滲透系數(shù)為1×10?2cm/s，能夠使孔隙水快速通過，提高排水效率。在堆載預(yù)壓過程中，滲透系數(shù)大的砂墊層能夠更快地將孔隙水排出，加速地基的固結(jié)。在某工程中，采用滲透系數(shù)為1×10?2cm/s砂墊層的地基，在堆載后的15天內(nèi)，孔隙水壓力下降了20-25kPa，沉降速率明顯加快。而滲透系數(shù)較小的砂墊層，如滲透系數(shù)為1×10?3cm/s，會(huì)阻礙孔隙水的排出，延長(zhǎng)地基的固結(jié)時(shí)間。在相同堆載條件下，采用滲透系數(shù)為1×10?3cm/s砂墊層的地基，在堆載后的15天內(nèi)，孔隙水壓力僅下降了10-15kPa，沉降速率較慢。六、數(shù)值模擬分析6.1數(shù)值模型建立為深入研究堆載預(yù)壓對(duì)京滬高速鐵路濟(jì)南西客站復(fù)合地基沉降的影響，采用專業(yè)的有限元軟件ABAQUS建立數(shù)值模型。ABAQUS具有強(qiáng)大的非線性分析能力，能夠精確模擬復(fù)雜的工程力學(xué)問題，在巖土工程領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。模型尺寸根據(jù)濟(jì)南西客站實(shí)際工程情況確定，考慮到邊界效應(yīng)的影響，選取足夠大的計(jì)算范圍，以確保邊界條件對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響可忽略不計(jì)。水平方向取60m，垂直方向取30m，該尺寸能夠涵蓋地基主要受力區(qū)域和影響范圍。在模型中，將復(fù)合地基劃分為樁體、樁間土和褥墊層三個(gè)主要部分，分別賦予不同的材料參數(shù)。樁體部分，對(duì)于CFG樁，其彈性模量根據(jù)實(shí)際工程中使用的混凝土強(qiáng)度等級(jí)確定，一般取值為20-30GPa，泊松比取0.2。PHC樁的彈性模量則根據(jù)其預(yù)制工藝和材料特性，取值在30-40GPa之間，泊松比同樣取0.2。樁間土的材料參數(shù)根據(jù)場(chǎng)地地質(zhì)勘察報(bào)告確定，粉質(zhì)黏土的壓縮模量取值在3-5MPa之間，泊松比為0.3；黏土的壓縮模量為5-8MPa，泊松比為0.35。褥墊層采用碎石材料，其彈性模量相對(duì)較低，取值在0.5-1.0GPa之間，泊松比為0.3。在邊界條件設(shè)置方面，模型底部采用固定約束，限制其在x、y、z三個(gè)方向的位移，模擬地基底部與下部穩(wěn)定土層的緊密接觸。模型側(cè)面施加水平方向的約束，限制水平位移，同時(shí)允許垂直方向的變形，以模擬實(shí)際工程中地基側(cè)面受到周圍土體的約束情況。在模型頂部，施加堆載預(yù)壓荷載，按照實(shí)際工程中的加載方式和加載速率進(jìn)行模擬。在網(wǎng)格劃分過程中，為了提高計(jì)算精度和效率，對(duì)不同區(qū)域采用不同的網(wǎng)格密度。對(duì)于樁體和褥墊層等關(guān)鍵部位，采用較細(xì)的網(wǎng)格劃分，以準(zhǔn)確模擬其力學(xué)行為；對(duì)于樁間土區(qū)域，根據(jù)應(yīng)力分布情況，在靠近樁體的區(qū)域采用相對(duì)較細(xì)的網(wǎng)格，遠(yuǎn)離樁體的區(qū)域采用相對(duì)較粗的網(wǎng)格。通過這種變密度網(wǎng)格劃分方式，既能保證計(jì)算精度，又能有效減少計(jì)算量，提高計(jì)算效率。同時(shí)，在網(wǎng)格劃分過程中，注意保證網(wǎng)格的質(zhì)量，避免出現(xiàn)畸形網(wǎng)格，確保計(jì)算結(jié)果的可靠性。6.2模擬結(jié)果與分析將數(shù)值模擬得到的地基沉降、應(yīng)力應(yīng)變等結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)對(duì)比，結(jié)果顯示兩者具有較好的一致性。以A斷面的沉降模擬結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比為例，在堆載初期，模擬的沉降速率為每天4.5mm，現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)的沉降速率為每天4.8mm，兩者偏差在10%以內(nèi)；在堆載中期，模擬的沉降量為60mm，現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)的沉降量為62mm，偏差約為3%。這表明所建立的數(shù)值模型能夠較為準(zhǔn)確地反映復(fù)合地基在堆載預(yù)壓過程中的實(shí)際力學(xué)行為和沉降變化規(guī)律，驗(yàn)證了模型的可靠性和有效性。在堆載預(yù)壓過程中，地基的應(yīng)力分布呈現(xiàn)出明顯的特征。在樁體附近，由于樁體的剛度較大，應(yīng)力集中現(xiàn)象較為明顯，樁頂?shù)呢Q向應(yīng)力明顯高于樁間土。在堆載30kPa時(shí)，樁頂?shù)呢Q向應(yīng)力可達(dá)100-120kPa，而樁間土的豎向應(yīng)力僅為20-30kPa。隨著深度的增加，樁土之間的應(yīng)力差逐漸減小，在深度10m以下，樁土應(yīng)力趨于均勻分布。這是因?yàn)殡S著深度的增加，上部荷載逐漸擴(kuò)散，樁土之間的相互作用更加明顯，使得應(yīng)力分布逐漸趨于均勻。從應(yīng)變分布來看，樁間土的應(yīng)變明顯大于樁體。在堆載初期，樁間土的最大應(yīng)變可達(dá)0.005-0.008，而樁體的應(yīng)變僅為0.001-0.002。這是由于樁體的剛度遠(yuǎn)大于樁間土，在荷載作用下，樁間土更容易發(fā)生變形。隨著堆載時(shí)間的增加，樁間土的應(yīng)變逐漸增大，且在水平方向上，靠近樁體的樁間土應(yīng)變較大，遠(yuǎn)離樁體的樁間土應(yīng)變較小。這是因?yàn)榭拷鼧扼w的樁間土受到樁體的約束和影響較大，在荷載作用下，變形更加明顯。地基的沉降分布也呈現(xiàn)出一定的規(guī)律。在水平方向上，路基中心的沉降量最大，向兩側(cè)路肩逐漸減小。在堆載預(yù)壓結(jié)束后，路基中心的沉降量可達(dá)80-100mm，而路肩處的沉降量為60-80mm。這是因?yàn)槁坊行某惺艿暮奢d最大，地基土的壓縮變形也最大