软土路基中多型桩复合地基的应用研究（交通）

                              吁  燃  王曙光

            （贵州省交通规划勘察设计研究院股份有限公司  贵阳  550081）

摘要为了充分发挥碎石桩与素混凝土桩的优点，将碎石桩与素混凝土桩组合成多型桩复合地

基。通过理论计算，分析碎石桩与素混凝土桩组成的多型桩复合地基受力原理。以某高速公路深层软土路基的处理为例，采用多型桩复合地基对该软土路基进行处理，取得了良好的经济效益。

关键词  碎石桩  素混凝土桩  多型桩  复合地基  软土

    复合地基是指部分土体被增强或被置换形成增强体，由增强体和周围地基土共同承担荷载的地基。目前，在公路软基处理中，大多采用单一桩型的复合地基，其设计方法较为成熟。但是单一桩型复合地基所处理的问题相对简单，存在一定的弊端。如，柔性桩的桩身强度低，当桩顶被压坏时，桩全长范围的侧摩阻力没有发挥出来；刚性桩桩体强度较高，若发生刚性桩刺人破坏，则桩体材料强度没有充分发挥出来，造成工程浪费。因此，采用2种以上桩型组成的多型桩复合地基可避免上述不足。本文对碎石桩及素混凝土桩组成的多型桩复合地基承载力进行理论分析，并结合实际工程，进行理论计算和验证。

1  碎石桩一素混凝土桩多型桩的加固机理

    碎石桩是一种散粒桩，其承载力主要和桩身材料的性质、密度和桩周土的侧限阻力有关，它能将上部所受的竖向荷载转变为水平受力状态。同时，由于碎石桩对桩周土起到了挤密和置换作用，所以桩间土的强度也得到了一定的提高，从而有效提高了复合地基承载力。一般碎石桩复合地基可以使得天然地基承载力提高15%～35%。

    而素混凝土桩复合地基加固机理主要体现在上部荷载作用下，施加于刚性较大的素混凝土桩上，并通过垫层的协调作用，使得素混凝土桩和桩间土共同承担上部荷载。碎石桩和素混凝土桩采用相同的施工机具，将两者的优点有效地结合起来，素混凝土桩桩身强度较高，主要用于控制路基沉降，碎石桩主要的作用是提高土体强度。两者组合成长短桩分布，碎石桩做短桩，素混凝土桩做长桩，经二者联合处理后的复合地基承载力得到大幅度提高，地基变形得以降低和控制，整体造价又得到了很好的控制，提高了复合地基的整体安全性和经济性。碎石桩一素混凝土桩多型桩复合地基见图1。

2碎石桩一素混凝土桩复合地基的计算

2.1  复合地基承载力计算

    具有粘结强度的桩与散体材料桩组合形成的复合地基承载力特征值如下。

为具有粘结强度的桩的单桩承载力发挥系数。

2.2  多桩型复合地基的复合模量

    对于具有粘结强度的桩与散体材料桩组合形成的复合地基，加固区土层压缩模量提高系数如下式：

3  工程实例

3.1工程概述

    某高速公路贵州境大海子段，桩号为K170+400～K171+450，软土路基长度为1 050 m。根据勘探资料显示，软土深度不均，一般为3～12m，最大深度达15 m，需处理的面积达20 000m²。典型地质断面见图2，该区域软土的物理力学性质见表1。

3.2治理设计

    根据以上参数计算，采用碎石桩一素混凝土桩长短桩的复合地基的处理方式，能够有效地解决地基承载力及沉降问题。设计中碎石桩的桩径为0. 45 m、长度为7m、碎石桩的间距为2.4 m。素混凝土桩的桩径为0. 45 m、桩长9～15 m、桩距2.4 m，碎石桩短桩与素混凝土桩长桩交叉布置。该多型桩复合地基处理方式与常规的刚性桩复合地基方式相比，处理费用节省约1500万元。详细的处理方案见图3，图4。

4结语

    (1)该段路基已于2015年11月验收合格，该段高速公路于2015年12月建成通车。该多型桩处理方案经过实际工程检验，证明经济可行。

    (2)由于采用碎石桩一素混凝土桩的复合地基，最大限度地发挥了柔性桩和刚性桩的优点，使得复合地基的承载力和压缩模量得到了提高，并具有很好的经济性。

    (3)由于涵洞对承载力和沉降的要求较高，该段路基在处理过程中，对涵洞基础范围内的软土还是采用全素混凝土桩复合地基。今后的研究方向可以考虑在涵洞等对沉降要求较高的结构物基底采用多型桩复合地基进行处理。