路堤荷载下桩网复合地基承载特性研究
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桩 身 剪 力／ Ｎ ｋ
互
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摒 斗 ＜ 略 寒 蜂
图 ４ 筋 材 轴 力 与填 筑 高 度关 系 曲线
图５ 所示为路堤填筑完毕后 ， 格栅轴力分布曲 线。格栅轴力在桩顶处达到最大值 ，最大轴力高达 ３．ｋ ／ ５８ Ｎｍ。随着距 桩 体距 离 的增 大 ， 栅 轴力 逐渐 格 减小 ， 当距桩 体距 离 １ ． ｍ时格栅 轴力 等 于 ０ ０ 。可 以 看出 ，格栅通过张拉膜效应 只能将桩周一定范 围内 路堤荷载传递至桩顶 ，对超出影 响范围的路堤荷载 作用 不 大 。
材料采用线弹性模型。桩网复合地基中土工格栅设 置 于砂 垫层 中间。 计算 采用 的土性 及相关参数见表 １ 。
表 １ 数值模拟计算参数
天然 饱和 渗透 压缩 黏聚力 内摩 厚度 土层 重度 重度 系数 模量 泊松比 ｋ ａ 擦角 Ｐ ｋ ／ ３ｋ Ｎ ｍ Ｎ｜ ｃ ｓ ＭＰ ｍ／ ａ （ 。 ） 路堤填土 ２ ． ２ ． ２１ｘ ３ ． Ｏ３ ３ ２ ． ６Ｏ ０４ ０９ ．５ ｌ ０２ ＿０ ２ ８５ ． 砂 石垫 层 ２ ． ２ ． ．１ ｌ－ ２ ． Ｏ３ １５ ３ ． Ｏ５ １ ２１ ３ ｘ ０３ ６０ ．０ ３ ２ ． ０５ ． 软黏土 １． ２ ． ． ｘ ４３ Ｏ３ ９２ ０１ ７ ｌ ４ ５ ． ．５ 粉质黏士 １． ２ ． ． ： ０ｓ ． Ｏ３ ９１ ０３ ３ ＜ － ２ ６ １ ６４ ． ３ ４０ １ ＿ ８４ ． ９３ ． ３０ ２ ． ３６ ． ２２ ．
（． 州 高速 公路 建设 管理 处 。 １ 朔 山西 朔 州 ０ ６０ ； ３ ９ ０
２ ． 山西大同大学 数 学与计算机科学学院， 山西 大同
０７０ ） ３０ ９
摘要 ： 网复合 地基 通过 桩体 、 桩 碎石 垫层 、 土工格栅 以及 桩 间土共 同作 用 ， 以将上 部路堤 可
荷载 有效地 传 递至 下 卧硬 土层 。针 对桩 网复合地 基和 传统 的桩承 式 复合 地基 两者 的 结构性 区
析模型 ， 图 ２ 如 所示。 数值模拟采用岩土工程专业有 限元软件 Ｐ Ａ Ｉ。 Ｌ ＸＳ 数值模拟计算模型对深度进行 了 定简 化 。 算模 型地基 土采 用 １ 计 ５节点三 角形 高精
一
度单元 。 筋材采用有限元 内置格栅单元 ， 桩体采用有 限元 内置桩 板单元 。筋一 土及 桩一 土之 间设置 接触 单元 ， 界面接触单元由 ５ 对节点组成。 计算模型中路 堤填土及地基土采用莫尔一库仑准则 ，桩体和加筋
１ 荷载传 递机 理
Ｋ
加 料 ／ 填计 筋 ＼／ 堤 司 材 土算 模 型
、软土 — ． 黏 桩—
粉 质黏土
爨 ∞
ｔ 一 Ｏ ：
在路堤柔性荷载作用下 ，传统 的桩承式复合地 基与桩 网复合地基各组成部分相互作用机理示意图 如图 １ 所示 。图 １ 中除去加筋部分为传统桩承式复 合地基 中路堤填土、桩、地基土相互作用机理示意
低 工程 造 价成本 。
理论忉 。但 由于桩网复合地基影响因素众多 ， 桩一筋 材一土相互作用机理复杂 ，现有的研究成果无法全
面考虑 其承 载特性 。
目前 ， 针对桩网复合地基 ， 国内外学者对其作用
本文针对传统桩承式复合地基和桩网复合地基
收稿 日期 ：０ １ １— ０； 回 日期 ：０ １ １— １ ２ １ — １２ 修 ２ １ — ２ ３
土工格栅 、 间土和下卧硬土层组成 ， 桩 通过桩体 、 碎 石垫层、 土工格栅和桩间土的共同作用 ， 将上部路堤 荷载 传递 至下 卧 硬土层 ，可 以有 效减 小路 堤整 体沉 降和不均匀沉降 ， 提高路堤整体稳定性 。 同时加筋垫 层的加入 ， 提高了桩体效率 ， 可以通过增大桩 间距降
别，对其荷载传递特性进行 了对比分析。同时通过数值模拟对桩 网复合地基承载特性进行分 析。结果表明 ： 网复合地基可以有效减 小路堤整体沉降和不均 匀沉降 ， 高桩土应 力比和路 桩 提 堤 整体 稳 定性 。 最后 ， 过路堤 沉 降和格 栅 轴 力两项 指标 对桩 网复合地 基设 计 中各项 重要参 数 通 进行 了 敏感性分析， 可为桩 网复合地基设计和工程 实践提供理论参考。 关 键词 ： 路堤 ； 合 ； 复 地基 ； 土工格 栅 ； 承载 ； 特性 ； 数值 ； 拟 模
中图分 类号 ：４ ２２２ Ｕ １．２ 文献标 识 码 ： Ａ 文章 编号 ：０６ ３２ （０２０－０ １０ １０－ ５８２ １）３００ －４ －
Hale Waihona Puke Ｏ 引言 机理 已经进行 了一定研究 ： ａ 比分析 了传统桩 Ｈ ｎ对 承式复合地基和桩 网复合地基 的作用机理，并通过 数 值模 拟对 相关 设计 参数 进行 了敏感 性分 析四 ； Ｚ ｅｇ ｈｎ 基于平面应变假设 ，通过数值模拟分析了桩 网复合地基在路堤填筑过程中软土地基内部 的超孔 隙水 压 力 的 分 布 规 律 和 随 时 间 的变 化 规 律 ； Ａ ｕｈｒ 基于 Ｈ ｗｅ 土拱理论 考虑 路堤土拱 效 ｂｓａ ｒ ａ ｅｌｔ ｔ 应， 基于圆弧变形理论考虑筋材张拉膜效应 ， 提出了
作者简介 ： 何广龙 （９ ７ １ ６一 ）男 ， ， 山西 山阴人 ， 总工程师 ， 高级 工程师 ， 大学本科 ，０ ２年毕业于长安大学土木工程专业 ； ２０ 王凤艳（９ Ｏ １７ 一 ）女 ， ， 山西 山阴人 ， 副教 授 ， 理学硕士 ，０ ０年毕业于山西大学基础数学专业 。 ２０ 基金项 目： 山西省交 通建设科技项 目 １— － ５ ０２０ 。
茸
●
后随着桩体深度的增加 ， 桩身剪力逐渐减小 。 当距地 面深度为 ４ｍ时 ， 桩身剪力为 ０ 即桩身剪力对桩体 ， 的影 响 范 围为 ４ｍ。 与桩 身剪 力分 布规律 不 同 ， 桩顶 处的桩身弯矩为 ０ 随着桩体深度的增加 ， ， 桩身弯矩 显著 增 大 ， 地 面深度 为 ０５ｍ 时 ， 距 ． 桩身 弯矩 达 到最 大值 ，随后随着桩体深度 的增加 ， 桩身弯矩逐渐减 小。 同样地 ， 在本次数值模拟计算 中桩身弯矩对桩体 的影 响范 围 同样 为 ４ｍ。
山 西交通科技
２ １ 第 ３期 ０ ２年
ｌ ． ２Ｏ
结构特性的区别 ， 对比分析了两者荷载传递机理 ， 并 通过数值模拟对桩 网复合地基的承载特性进行 了系 统分析。 最后 ， 通过路堤沉降和格栅轴力两项指标对 桩 网复 合地 基 中 的格 栅抗 拉刚度 、桩 体弹性 模量 和 桩径等重要设计参数进行 了敏感性分析。
地基计算方法阎 马强采用极 限平衡理论 ， ； 推导了桩 网复合地基格栅上下表面荷载计算表达式阎 张军将 ； 路堤填土 、 筋材 、 桩体 、 地基土作为整体考虑 ， 基于大 挠度 薄板理 论考 虑筋材 张 拉膜效 应 ，并通 过有 限差
分法 提 出了二维 和三 维 的桩 网复 合地 基 的设 计计 算
得桩顶路堤荷载约束桩问土上部路堤荷载沉 降变 形， 将部分桩间土上部路堤荷载传递至桩顶 ， 即土拱
效应 。
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坦 刊
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填筑 时 同／ ｄ
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图 ３ 路堤填筑过程
取路 堤 中心处两 桩处理 范 围为数值 模 拟计算 分
６ ｎ 格栅最大轴力只有 ３ ． ｋ ／ 分析原 因： 时， ｉ ５ Ｎｍ。 ８ 当 路堤填筑高度较低时 ，在路堤填土中土拱还未完全
２ １ 第 ３期 ０２年
何 广龙 ， ： 等 路堤 荷 载下桩 网复合地 基承 栽特 性研 究
・－ ３
形 成 ，大部 分路 堤 荷载通 过格 栅 张拉膜 效应 传递 至
图 。由于桩与 地基 土之 间存在 刚度 差异 （ 图 １ 如 所
Ｉ ９ ａ Ｉ 旦 ０ Ｉ
图 ２ 有 限元计算模型
示 ， 和 后分别为桩体和地基土刚度 ，， ）在路 。 ＞ 。 ，
堤柔性荷载作用下 ，地基顶面桩间土沉降大于桩体 沉降。产生的差异沉降引起桩间土上部路堤荷载与 桩顶路堤荷载产生相互剪切作用 ，该剪切作用力使
３ 计算结果分析 ． １ 格栅最大轴力随着路堤填筑高度变化曲线如图 ４ 第 ３ 所示 。当路堤填筑高度为 １ｌ ， （ 页） ｌ 格栅最 ｒ时 大轴力为 ７ Ｎｍ。 ． ｋ ／ 随着路堤填筑高度的增大 ， ８ 格栅 最大轴力显非线性变化。 当路堤填筑高度较小时 ， 格 栅最大轴力显著增长 ， 随着路堤填筑高度的增加 ， 格 栅最大轴力增长速率逐渐减小。当路堤填筑高度为
工 程造 价成 本 ，一种 新型 地基 处理方 法 一 桩 网复 合地基孕育而生 。桩网复合地基由桩体、 碎石垫层 、
种联合路堤土拱效应和筋材张拉膜效应的桩网复
合地基桩土应力比计算方法 ；饶为国假设土工格栅 加筋垫层为一定刚度的薄板 ，推导 出了桩网复合地 基沉降计算式啡 郑俊杰假设筋材变形为圆弧形 ， ； 忽 略路堤填土的土拱效应 ，推导 出了简化的桩网复合
一
一
山区高速公路建设过程 中，不可避免地会穿越 些不宜建筑路堤的不 良地基 ，包括深厚高压缩性
软土、 淤泥质软土、 软弱夹层和泥炭土等等 。在这些 不 良地基上修筑路堤 ，特别是高填方路堤时会遇到 地基承载力不满足要求 ， 路堤沉降过大， 不均匀沉降 引起路面开裂以及整体稳定性不足等问题【 桩承式 ” 。 复合地基作为一种快速 、 高效 的地基处理方法 ， 在工 程实践 中应用广泛 ，其作用机理也进行 了深入的研 究翻 。随着 桩 承式 复合地 基 的广泛 应用 ， 工程 造价 过 高、沉降和不均匀沉降仍然明显以及整体稳定性不 高等问题却越发 明显 。 为了提高地基处理质量 ， 降低
图 １ 桩网复合地基作用机理示意图
与传统的桩承式复合地基相比，桩网复合地基 在桩 顶 与路堤 填土 之 间添 加 了一层土 工格栅 加筋 垫 层 。除在 桩顶 形成 土拱效 应外 ，由于加筋 垫层 的存 在， 桩土差异沉降引起筋材张拉变形 ， 使得筋材对桩 间土上部荷载提供一上托举力 ， 减小了路堤沉降和 不均沉降 ， 增加了路堤荷载传递效率， 提高了路堤整 体 稳定 性 。 综上所述 ， 相对于传统的桩承式复合地基 ， 桩网 复合地基可以有效减小路堤整体沉降和不均匀沉
第 ３ 生 ２ ６ Ｓ Ａ Ｘ ＣＥ Ｃ 期（． ￣ｇ 山西交通科技 ｆ ＭＭＵ ＩＡ Ｉ Ｎ １ ，Ｊ １ 期） Ｈ Ｎ Ｉ ＩＮ Ｅ＆ Ｔ Ｃ Ｎ Ｌ ＧＹｏ Ｏ Ｓ ＥＨＯＯ Ｃ Ｎ Ｃ ＴＯ Ｓ
Ｎ． ｏ ３
ｌｎ ｕ ｅ
路堤荷载下桩网复合地基承载特 陛研究
何广 龙 ， 王凤艳
剪 力 显著 减 小 ，当距 地 面 １ ２ｍ范 围 内反 弯点 ， － 随
桩顶 ， 但随着路堤填土高度的增大 ， 在路堤填土中土 拱逐渐形成 ，路堤荷载通过土拱效应传递至桩顶的 比例逐 渐增 大 。 因此 ， 随着 路堤 填筑 高度 的增 加格栅
最大 轴力 增 长速 率有 放缓趋 势 。
土工格栅
轴 向刚度： ６Ｍ Ｉ ８ Ｎｍ
降， 提高桩土应力 比和路堤整体稳定性。
２ 工程 实例
３ 数值模 拟分 析
某山区高速公路一路桥过渡段（ 如图 ２ 所示 ） 采 用桩网复合地基处理高填方路堤下软土路基。工程 概况如下 ： 路堤顶面宽 ２ ， ４ｉ 填土高度 ６ｍ， ｎ 路堤坡 率 １： ， 下水埋深 ０ ２地 ． ｍ左右 ， ２ 桩长 １ 桩径 ２ｍ， ０ 桩 间距 ３ｍ， ． ｍ， ５ 桩端落人基岩 。桩体 弹性模量 １ ． ０Ｍ ａ ０×１ Ｐ ，泊 松 比 Ｏ 。 筋 材 弹性 轴 向刚 度 ． ２ Ｅ＝ ６Ｍ ／ Ａ８ Ｎｍ，路基底面设置 Ｏ 厚 的砂石垫层 。 ．Ｉ ５ｎ 路 堤分 级填 筑 ， 筑过 程如 图 ３ 示 。 填 所
互
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摒 斗 ＜ 略 寒 蜂
图 ４ 筋 材 轴 力 与填 筑 高 度关 系 曲线
图５ 所示为路堤填筑完毕后 ， 格栅轴力分布曲 线。格栅轴力在桩顶处达到最大值 ，最大轴力高达 ３．ｋ ／ ５８ Ｎｍ。随着距 桩 体距 离 的增 大 ， 栅 轴力 逐渐 格 减小 ， 当距桩 体距 离 １ ． ｍ时格栅 轴力 等 于 ０ ０ 。可 以 看出 ，格栅通过张拉膜效应 只能将桩周一定范 围内 路堤荷载传递至桩顶 ，对超出影 响范围的路堤荷载 作用 不 大 。
材料采用线弹性模型。桩网复合地基中土工格栅设 置 于砂 垫层 中间。 计算 采用 的土性 及相关参数见表 １ 。
表 １ 数值模拟计算参数
天然 饱和 渗透 压缩 黏聚力 内摩 厚度 土层 重度 重度 系数 模量 泊松比 ｋ ａ 擦角 Ｐ ｋ ／ ３ｋ Ｎ ｍ Ｎ｜ ｃ ｓ ＭＰ ｍ／ ａ （ 。 ） 路堤填土 ２ ． ２ ． ２１ｘ ３ ． Ｏ３ ３ ２ ． ６Ｏ ０４ ０９ ．５ ｌ ０２ ＿０ ２ ８５ ． 砂 石垫 层 ２ ． ２ ． ．１ ｌ－ ２ ． Ｏ３ １５ ３ ． Ｏ５ １ ２１ ３ ｘ ０３ ６０ ．０ ３ ２ ． ０５ ． 软黏土 １． ２ ． ． ｘ ４３ Ｏ３ ９２ ０１ ７ ｌ ４ ５ ． ．５ 粉质黏士 １． ２ ． ． ： ０ｓ ． Ｏ３ ９１ ０３ ３ ＜ － ２ ６ １ ６４ ． ３ ４０ １ ＿ ８４ ． ９３ ． ３０ ２ ． ３６ ． ２２ ．
（． 州 高速 公路 建设 管理 处 。 １ 朔 山西 朔 州 ０ ６０ ； ３ ９ ０
２ ． 山西大同大学 数 学与计算机科学学院， 山西 大同
０７０ ） ３０ ９
摘要 ： 网复合 地基 通过 桩体 、 桩 碎石 垫层 、 土工格栅 以及 桩 间土共 同作 用 ， 以将上 部路堤 可
荷载 有效地 传 递至 下 卧硬 土层 。针 对桩 网复合地 基和 传统 的桩承 式 复合 地基 两者 的 结构性 区
析模型 ， 图 ２ 如 所示。 数值模拟采用岩土工程专业有 限元软件 Ｐ Ａ Ｉ。 Ｌ ＸＳ 数值模拟计算模型对深度进行 了 定简 化 。 算模 型地基 土采 用 １ 计 ５节点三 角形 高精
一
度单元 。 筋材采用有限元 内置格栅单元 ， 桩体采用有 限元 内置桩 板单元 。筋一 土及 桩一 土之 间设置 接触 单元 ， 界面接触单元由 ５ 对节点组成。 计算模型中路 堤填土及地基土采用莫尔一库仑准则 ，桩体和加筋
１ 荷载传 递机 理
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加 料 ／ 填计 筋 ＼／ 堤 司 材 土算 模 型
、软土 — ． 黏 桩—
粉 质黏土
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ｔ 一 Ｏ ：
在路堤柔性荷载作用下 ，传统 的桩承式复合地 基与桩 网复合地基各组成部分相互作用机理示意图 如图 １ 所示 。图 １ 中除去加筋部分为传统桩承式复 合地基 中路堤填土、桩、地基土相互作用机理示意
低 工程 造 价成本 。
理论忉 。但 由于桩网复合地基影响因素众多 ， 桩一筋 材一土相互作用机理复杂 ，现有的研究成果无法全
面考虑 其承 载特性 。
目前 ， 针对桩网复合地基 ， 国内外学者对其作用
本文针对传统桩承式复合地基和桩网复合地基
收稿 日期 ：０ １ １— ０； 回 日期 ：０ １ １— １ ２ １ — １２ 修 ２ １ — ２ ３
土工格栅 、 间土和下卧硬土层组成 ， 桩 通过桩体 、 碎 石垫层、 土工格栅和桩间土的共同作用 ， 将上部路堤 荷载 传递 至下 卧 硬土层 ，可 以有 效减 小路 堤整 体沉 降和不均匀沉降 ， 提高路堤整体稳定性 。 同时加筋垫 层的加入 ， 提高了桩体效率 ， 可以通过增大桩 间距降
别，对其荷载传递特性进行 了对比分析。同时通过数值模拟对桩 网复合地基承载特性进行分 析。结果表明 ： 网复合地基可以有效减 小路堤整体沉降和不均 匀沉降 ， 高桩土应 力比和路 桩 提 堤 整体 稳 定性 。 最后 ， 过路堤 沉 降和格 栅 轴 力两项 指标 对桩 网复合地 基设 计 中各项 重要参 数 通 进行 了 敏感性分析， 可为桩 网复合地基设计和工程 实践提供理论参考。 关 键词 ： 路堤 ； 合 ； 复 地基 ； 土工格 栅 ； 承载 ； 特性 ； 数值 ； 拟 模
中图分 类号 ：４ ２２２ Ｕ １．２ 文献标 识 码 ： Ａ 文章 编号 ：０６ ３２ （０２０－０ １０ １０－ ５８２ １）３００ －４ －
Hale Waihona Puke Ｏ 引言 机理 已经进行 了一定研究 ： ａ 比分析 了传统桩 Ｈ ｎ对 承式复合地基和桩 网复合地基 的作用机理，并通过 数 值模 拟对 相关 设计 参数 进行 了敏感 性分 析四 ； Ｚ ｅｇ ｈｎ 基于平面应变假设 ，通过数值模拟分析了桩 网复合地基在路堤填筑过程中软土地基内部 的超孔 隙水 压 力 的 分 布 规 律 和 随 时 间 的变 化 规 律 ； Ａ ｕｈｒ 基于 Ｈ ｗｅ 土拱理论 考虑 路堤土拱 效 ｂｓａ ｒ ａ ｅｌｔ ｔ 应， 基于圆弧变形理论考虑筋材张拉膜效应 ， 提出了
作者简介 ： 何广龙 （９ ７ １ ６一 ）男 ， ， 山西 山阴人 ， 总工程师 ， 高级 工程师 ， 大学本科 ，０ ２年毕业于长安大学土木工程专业 ； ２０ 王凤艳（９ Ｏ １７ 一 ）女 ， ， 山西 山阴人 ， 副教 授 ， 理学硕士 ，０ ０年毕业于山西大学基础数学专业 。 ２０ 基金项 目： 山西省交 通建设科技项 目 １— － ５ ０２０ 。
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后随着桩体深度的增加 ， 桩身剪力逐渐减小 。 当距地 面深度为 ４ｍ时 ， 桩身剪力为 ０ 即桩身剪力对桩体 ， 的影 响 范 围为 ４ｍ。 与桩 身剪 力分 布规律 不 同 ， 桩顶 处的桩身弯矩为 ０ 随着桩体深度的增加 ， ， 桩身弯矩 显著 增 大 ， 地 面深度 为 ０５ｍ 时 ， 距 ． 桩身 弯矩 达 到最 大值 ，随后随着桩体深度 的增加 ， 桩身弯矩逐渐减 小。 同样地 ， 在本次数值模拟计算 中桩身弯矩对桩体 的影 响范 围 同样 为 ４ｍ。
山 西交通科技
２ １ 第 ３期 ０ ２年
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结构特性的区别 ， 对比分析了两者荷载传递机理 ， 并 通过数值模拟对桩 网复合地基的承载特性进行 了系 统分析。 最后 ， 通过路堤沉降和格栅轴力两项指标对 桩 网复 合地 基 中 的格 栅抗 拉刚度 、桩 体弹性 模量 和 桩径等重要设计参数进行 了敏感性分析。
地基计算方法阎 马强采用极 限平衡理论 ， ； 推导了桩 网复合地基格栅上下表面荷载计算表达式阎 张军将 ； 路堤填土 、 筋材 、 桩体 、 地基土作为整体考虑 ， 基于大 挠度 薄板理 论考 虑筋材 张 拉膜效 应 ，并通 过有 限差
分法 提 出了二维 和三 维 的桩 网复 合地 基 的设 计计 算
得桩顶路堤荷载约束桩问土上部路堤荷载沉 降变 形， 将部分桩间土上部路堤荷载传递至桩顶 ， 即土拱
效应 。
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０
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图 ３ 路堤填筑过程
取路 堤 中心处两 桩处理 范 围为数值 模 拟计算 分
６ ｎ 格栅最大轴力只有 ３ ． ｋ ／ 分析原 因： 时， ｉ ５ Ｎｍ。 ８ 当 路堤填筑高度较低时 ，在路堤填土中土拱还未完全
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何 广龙 ， ： 等 路堤 荷 载下桩 网复合地 基承 栽特 性研 究
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形 成 ，大部 分路 堤 荷载通 过格 栅 张拉膜 效应 传递 至
图 。由于桩与 地基 土之 间存在 刚度 差异 （ 图 １ 如 所
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图 ２ 有 限元计算模型
示 ， 和 后分别为桩体和地基土刚度 ，， ）在路 。 ＞ 。 ，
堤柔性荷载作用下 ，地基顶面桩间土沉降大于桩体 沉降。产生的差异沉降引起桩间土上部路堤荷载与 桩顶路堤荷载产生相互剪切作用 ，该剪切作用力使
３ 计算结果分析 ． １ 格栅最大轴力随着路堤填筑高度变化曲线如图 ４ 第 ３ 所示 。当路堤填筑高度为 １ｌ ， （ 页） ｌ 格栅最 ｒ时 大轴力为 ７ Ｎｍ。 ． ｋ ／ 随着路堤填筑高度的增大 ， ８ 格栅 最大轴力显非线性变化。 当路堤填筑高度较小时 ， 格 栅最大轴力显著增长 ， 随着路堤填筑高度的增加 ， 格 栅最大轴力增长速率逐渐减小。当路堤填筑高度为
工 程造 价成 本 ，一种 新型 地基 处理方 法 一 桩 网复 合地基孕育而生 。桩网复合地基由桩体、 碎石垫层 、
种联合路堤土拱效应和筋材张拉膜效应的桩网复
合地基桩土应力比计算方法 ；饶为国假设土工格栅 加筋垫层为一定刚度的薄板 ，推导 出了桩网复合地 基沉降计算式啡 郑俊杰假设筋材变形为圆弧形 ， ； 忽 略路堤填土的土拱效应 ，推导 出了简化的桩网复合
一
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山区高速公路建设过程 中，不可避免地会穿越 些不宜建筑路堤的不 良地基 ，包括深厚高压缩性
软土、 淤泥质软土、 软弱夹层和泥炭土等等 。在这些 不 良地基上修筑路堤 ，特别是高填方路堤时会遇到 地基承载力不满足要求 ， 路堤沉降过大， 不均匀沉降 引起路面开裂以及整体稳定性不足等问题【 桩承式 ” 。 复合地基作为一种快速 、 高效 的地基处理方法 ， 在工 程实践 中应用广泛 ，其作用机理也进行 了深入的研 究翻 。随着 桩 承式 复合地 基 的广泛 应用 ， 工程 造价 过 高、沉降和不均匀沉降仍然明显以及整体稳定性不 高等问题却越发 明显 。 为了提高地基处理质量 ， 降低
图 １ 桩网复合地基作用机理示意图
与传统的桩承式复合地基相比，桩网复合地基 在桩 顶 与路堤 填土 之 间添 加 了一层土 工格栅 加筋 垫 层 。除在 桩顶 形成 土拱效 应外 ，由于加筋 垫层 的存 在， 桩土差异沉降引起筋材张拉变形 ， 使得筋材对桩 间土上部荷载提供一上托举力 ， 减小了路堤沉降和 不均沉降 ， 增加了路堤荷载传递效率， 提高了路堤整 体 稳定 性 。 综上所述 ， 相对于传统的桩承式复合地基 ， 桩网 复合地基可以有效减小路堤整体沉降和不均匀沉
第 ３ 生 ２ ６ Ｓ Ａ Ｘ ＣＥ Ｃ 期（． ￣ｇ 山西交通科技 ｆ ＭＭＵ ＩＡ Ｉ Ｎ １ ，Ｊ １ 期） Ｈ Ｎ Ｉ ＩＮ Ｅ＆ Ｔ Ｃ Ｎ Ｌ ＧＹｏ Ｏ Ｓ ＥＨＯＯ Ｃ Ｎ Ｃ ＴＯ Ｓ
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路堤荷载下桩网复合地基承载特 陛研究
何广 龙 ， 王凤艳
剪 力 显著 减 小 ，当距 地 面 １ ２ｍ范 围 内反 弯点 ， － 随
桩顶 ， 但随着路堤填土高度的增大 ， 在路堤填土中土 拱逐渐形成 ，路堤荷载通过土拱效应传递至桩顶的 比例逐 渐增 大 。 因此 ， 随着 路堤 填筑 高度 的增 加格栅
最大 轴力 增 长速 率有 放缓趋 势 。
土工格栅
轴 向刚度： ６Ｍ Ｉ ８ Ｎｍ
降， 提高桩土应力 比和路堤整体稳定性。
２ 工程 实例
３ 数值模 拟分 析
某山区高速公路一路桥过渡段（ 如图 ２ 所示 ） 采 用桩网复合地基处理高填方路堤下软土路基。工程 概况如下 ： 路堤顶面宽 ２ ， ４ｉ 填土高度 ６ｍ， ｎ 路堤坡 率 １： ， 下水埋深 ０ ２地 ． ｍ左右 ， ２ 桩长 １ 桩径 ２ｍ， ０ 桩 间距 ３ｍ， ． ｍ， ５ 桩端落人基岩 。桩体 弹性模量 １ ． ０Ｍ ａ ０×１ Ｐ ，泊 松 比 Ｏ 。 筋 材 弹性 轴 向刚 度 ． ２ Ｅ＝ ６Ｍ ／ Ａ８ Ｎｍ，路基底面设置 Ｏ 厚 的砂石垫层 。 ．Ｉ ５ｎ 路 堤分 级填 筑 ， 筑过 程如 图 ３ 示 。 填 所