道路工程软基处理中长短桩的应用

道路工程软基处理中长短桩的应用
一、引言
据调查数据显示，我国地质情况相当复杂，且软土分布面积较广泛，因此给我国道路工程建设造成极大阻碍。

可见，道路工程建设过程，必须加强对软基变性规律的研究，同时采取针对性的处理办法。

长短桩复合地基作为道路工程软基处理过程的常用手段，对保证道路工程施工质量及施工安全意义重大。

与此同时，长短桩复合地基的应用也能实现道路工程施工成本的降低。

由此可见，对长短桩复合地基应用方面的研究具有现实意义。

本文笔者结合实践经验，浅析道路工程软基处理过程对长短桩复合地基的应用，以改善我国道路工程的整体施工现状。

二、长短桩复合地基的设计
长短桩复合地基的设计是指长/短桩桩型的选择、长桩桩长/径/距及短桩桩长/径/距的确定及垫层的设计。

研究表明，长/短桩复合地基的效用呈相互制约的关系，所以长短桩复合地基的设计应尽量采取优化设计思路的方法，由此实现最终设计方案的合理性。

长短桩复合地基的设计步骤为：选择长/短桩桩型→确定长/短桩桩长→确定长/短桩桩数→垫层设计。

长/短桩桩型的选择过程，长桩尽量选用钢筋混凝土桩、低强度混凝土桩或预应力管桩，而短桩尽量选用散体材料桩或柔性桩，但具体选用何种桩型应视地质条件或土层性质而定。

长/短桩桩长应视土层的分布情况而定，即短桩必须穿过浅层最软弱的土层，而长桩桩长的确定必须综合考虑到软弱土层的厚度及土层的沉降量。

长/短桩桩数的确定步骤为：假定出短桩的数量→计算出短桩复合地基的承载力→计算出长桩的置换率→确定长桩的具体布置→验算长短桩复合地基的沉降量。

同理，长桩的数量亦可根据上述步骤确定。

垫层的设计要求应该视长桩桩端及地基的土层性质而定。

三、案例分析
某高速公路全长153.752km。

该工程整体路基宽25.5m，分幅路基宽13.25m，行车速度设计为80km/h。

该工程路面铺设沥青混凝土，桥涵荷载设计为公路-1级。

据调查资料显示，该工程穿越地带属侵蚀-溶蚀型中低山地貌，且分布着凝冻、伏旱、倒春寒等灾害天气。

除此以外，该工程穿越地带分布着软土层，岩土工程特征详见表1。

该工程施工场区的地下水属第四系松散岩类孔隙水及碳酸盐岩岩溶裂隙水。

结合该工程的基本概况，下文就长短桩复合地基的设计进行讨论。

（一）设计参数的确定
据调查资料显示，该道路工程的地基属软弱土地基，即上层分布着较厚且承载力较低（140kPa）的软弱土。

考虑到该工程设计承载力为300kPa，因此施工方决定选用短桩来改善桩间土的上部分，由此来控制桩间土的承载能力及刚性桩的应力集中程度，然后再与长桩共同形成长短桩复合地基，并最终实现地基承载能力的提高。

结合该工程的施工要求，长短桩复合地基的参数设计为：桩的布局按长/短桩相间排列进行布置。

该工程实行振动沉管灌注成桩，如此对消散孔隙水、增强土层的挤密强度非常有利，而长桩采用桩径为400mm的CFG桩、短桩采用桩径为400mm的碎石桩。

桩长选择的依据为土层的分布情况及地质情况，同时结合表1所示信息，施工方决定短桩的持力层达到粘土-2层（有效桩长6m），长桩的持力层达到安山玢岩层，且桩端插进中风化安山玢岩层约0.5m（有效桩长15m～20m）。

褥垫层厚200mm，而桩径取5d。

（二）承载力及沉降计算
结合该道路工程的地质概况，本小节采用长桩协力的计算模式来计算该道路工程的承载力及沉降量。

1.承载力计算
短桩复合地基的承载力估算公式为：，（为地基承载力的标准值（kPa）；为短桩分担的总面积（m2）；为短桩截面的总面积（m2）；为桩间土强度的提高系数；为桩间土强度的发挥系数；为短桩承载力的标准值（kN））。

该
工程地基承载力的标准值取140kPa，短桩分担的总面积及截面的总面积分别取10.24m2/0.0628m2，短桩承载力的标准值取621.72kN，桩间土强度的提高系数及发挥系数分别取1.0/0.95。

由此可计算出短桩复合地基的承载力为185.55kPa。

长短桩复合地基的承载力估算公式为：，（为长桩分担的总面积（m2）；为长桩截面的总面积（m2）；为短桩承载力的标准值（kN）；为短桩复合地基的承载力（kPa））。

该工程短桩复合地基的承载力取185.55kPa，长桩分担的总面积及长桩截面的总面积分别取10.24m2/0.5024m2。

由此可计算出长短桩复合地基的承载力为274.67kPa。

按照我国《建筑地基处理技术规范》进行修成以后，该道路工程长短桩复合地基承载力的标准值为334.67kPa。

2.沉降计算
该道路工程的长桩采用CFG桩。

考虑到CFG桩具有较大的变形模量，且荷载作用过程，复合地基允许长桩刺入变形的存在，因此长短桩桩模量的影响程度较低。

该工程的长短桩桩模量取0.15。

该道路工程长短桩复合地基的最终沉降计算结果详见表2。

如表2所示，长短桩复合地基复合模量的计算结果为：长桩的面积置换率为4.9%，长桩的变形模量为2.0*104MPa，粘土-2的变形模量为148.47MPa，粉质粘土夹碎石的变形模量为148.7MPa，粉质粘土的变形模量为148.72MPa，圆砾的变形模量为148.91MPa。

该道路工程长短桩复合地基的最终沉降值为81.3mm。

此数据<15cm，因此该道路工程长短桩复合地基参数满足设计要求。

四、结束语
结合上述可知，道路工程软基施工过程采用长短桩复合地基进行处理，能够保证道路工程的施工质量及施工安全，同时长短桩复合地基的承載力及沉降变形采用长桩协力的计算模式进行计算。

计算结果表明，长短桩复合地基的承载力及沉降变形量完全满足道路工程的设计要求，因此本文对长短桩复合地基应用方面的研究具有现实意义。

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