陳華興

(貴州省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院股份有限公司)

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CM長(zhǎng)短樁處理山區(qū)高速公路深層軟基應(yīng)用研究

陳華興

(貴州省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院股份有限公司)

應(yīng)用CM長(zhǎng)短樁復(fù)合地基的工作原理和設(shè)計(jì)理論，以畢節(jié)至都格高速公路大海子段(K170+400～K171+450)深層軟基處理工程為依托，研究山區(qū)高速公路深層軟基長(zhǎng)短樁處治技術(shù)的應(yīng)用。

長(zhǎng)短樁；復(fù)合地基處理；深層軟基

1 研究意義

對(duì)于淺層軟土(H≤3 m)而言，處治方法簡(jiǎn)單，采用常規(guī)換填處理即可；對(duì)于較深軟土(3 m10 m)，受工程投資、地質(zhì)條件的制約，處治方法很難把握，該類軟基工后沉降對(duì)路基路面的危害極大，目前沒有一套成熟的地基處治技術(shù)，很多路段已經(jīng)出現(xiàn)不同程度的病害。

對(duì)深層軟土地基的應(yīng)力傳播和工后沉降變化規(guī)律進(jìn)行研究，對(duì)深層軟土路基工后沉降計(jì)算分析的基本理論和方法，特別是使用嚴(yán)格控制工后沉降要求下深層軟土路基處理的CM長(zhǎng)短樁治理方法的加固機(jī)理、施工工藝、設(shè)計(jì)方法、加固效果等進(jìn)行系統(tǒng)研究，對(duì)促進(jìn)貴州山區(qū)深層軟土路基處理技術(shù)的發(fā)展具有重要意義。

2 項(xiàng)目概述

本項(xiàng)目依托擬建中的畢節(jié)至都格高速公路是《國(guó)家高速公路網(wǎng)規(guī)劃》(7918網(wǎng))中第12橫杭州至瑞麗高速公路在貴州境的重要組成部分。其中大海子段(K170+400～K171+450)軟土路基全長(zhǎng)1 050 m，據(jù)鉆探結(jié)果顯示，路段內(nèi)軟基最厚達(dá)15 m。雨季豐富的地表水和地表徑流對(duì)地下水進(jìn)行不間斷補(bǔ)給的同時(shí)又因路段區(qū)地勢(shì)低洼、地下水排泄不暢，從而導(dǎo)致下伏土體長(zhǎng)期處于飽水狀態(tài)呈軟塑狀，形成軟土地基，強(qiáng)度極低，場(chǎng)區(qū)路基基礎(chǔ)穩(wěn)定性差，軟土深度不均一般為3～12 m，最大深度達(dá)15 m，處理規(guī)模達(dá)20 000 m2，為貴州山區(qū)典型軟土路段。

在現(xiàn)場(chǎng)采集該路段淤泥質(zhì)軟土土樣，在室內(nèi)試驗(yàn)土樣的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)，土樣為殘坡積層(Qel+dl)淤泥質(zhì)軟土：褐黑～黑色，軟塑狀，厚2.0～15 m。主要分布于大海子段谷部。土樣物理力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)結(jié)果見表1。

結(jié)合圖表可以看出：該段路基土質(zhì)較差，含水率較高，強(qiáng)度較低，是典型的深層軟土路基。

3 作用原理

現(xiàn)有的復(fù)合地基理論中，大都以剛性基礎(chǔ)為前提，沒有考慮基礎(chǔ)剛度的影響，即復(fù)合地基的研究對(duì)象多為剛性荷載。路堤、堤壩等構(gòu)筑物下的復(fù)合地基將其定義為柔性基礎(chǔ)下的復(fù)合地基，這類復(fù)合地基在受力后的變形和強(qiáng)度性狀與剛性基礎(chǔ)下復(fù)合地基相比有較大的差異，與剛性基礎(chǔ)下的復(fù)合地基相比，其理論不甚完善，現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)研究也相對(duì)較少。

CM長(zhǎng)短樁復(fù)合地基技術(shù)是近幾年才發(fā)展起來的一種新型地基處理方式，多用于民用建筑，相對(duì)在高等級(jí)公路中的應(yīng)用較少。

表1 土樣物理力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)表

以往采用短樁處理軟土路基時(shí)，當(dāng)短樁持力層下仍有軟弱下臥層時(shí)，雖然承載力滿足要求，但實(shí)際結(jié)果并不理想，甚至仍會(huì)造成較大的工后沉降。這是由于在承受較大荷載時(shí)，軟弱下臥層被擠壓沉降造成的。加大樁長(zhǎng)穿過軟弱下臥層的做法雖然可以解決這一問題，但卻增加了建設(shè)成本，同時(shí)也浪費(fèi)了淺層持力層的承載作用。

CM長(zhǎng)短樁復(fù)合地基很好地解決了這一系列問題：長(zhǎng)樁可以穿過軟弱下臥層，達(dá)到控制沉降的目的，而短樁則可以利用淺層持力層的承載力，同時(shí)又大大的節(jié)約了建設(shè)成本。

圖1 CM長(zhǎng)短樁復(fù)合地基處理方案圖

圖1示意了CM長(zhǎng)短樁復(fù)合地基的作用機(jī)理。在長(zhǎng)短樁復(fù)合地基中，長(zhǎng)樁與短樁間隔設(shè)置，通過長(zhǎng)樁不僅能夠提高地基承載力，更重要的是可將荷載通過樁身向地基深處傳遞，減少壓縮層變形；而設(shè)置短樁的目的主要有以下兩方面：可提高基底軟弱土層的承載力，消除軟弱土層引起的不均勻沉降。

因此該類符合地基對(duì)長(zhǎng)樁樁體強(qiáng)度要求較高，多采用剛性樁(如CFG樁、鋼筋砼樁、鋼樁、預(yù)應(yīng)力管樁等)，短樁可采用柔性樁(如水泥土攪拌樁、碎石樁)與長(zhǎng)樁間隔設(shè)置形成長(zhǎng)短樁復(fù)合地基；當(dāng)基底以下存在上下兩層較為理想的樁端持力層時(shí)，采用長(zhǎng)樁和短樁相結(jié)合的方案，將長(zhǎng)樁、短樁樁端分別落在上、下兩層樁端持力層上，充分發(fā)揮上、下兩層樁端持力層的特性，利用短樁提高復(fù)合地基的承載力，通過長(zhǎng)樁減小變形。以此達(dá)到設(shè)計(jì)要求，既節(jié)省工作量，又提高了經(jīng)濟(jì)效益。

對(duì)山區(qū)軟土而言，由于其分布的不均勻性，尤其是場(chǎng)地的變化、軟土厚度的不同造成路堤填方易產(chǎn)生失穩(wěn)，長(zhǎng)短樁中的長(zhǎng)樁一般為剛性或半剛性材料，有一定的抗剪擠密作用，短樁一般為粒料樁，具有排水?dāng)D密的作用機(jī)理。長(zhǎng)樁深入較厚土層，可將路基填方荷載傳至深層，提高地基的承載力，兩種樁型的交叉使用可達(dá)到提高地基強(qiáng)度、增強(qiáng)路基穩(wěn)定性、減少沉降的綜合處治效果。

4 工程應(yīng)用

為了了解路堤下CM長(zhǎng)短樁復(fù)合地基處理深厚軟土地基工程的作用機(jī)理，研究長(zhǎng)短樁復(fù)合地基沉降計(jì)算方法，并為其優(yōu)化設(shè)計(jì)提供依據(jù)，將畢都高速K170+400～K171+450軟土路基處理作為貴州山區(qū)公路深層軟土路基處理方法研究依托工程。

基于以上分析，大海子路段深層軟基采用碎石樁+CM長(zhǎng)短樁+土工格柵墊層法，處理費(fèi)用比常規(guī)剛性樁方案節(jié)省約1 500萬元。

5 結(jié) 語

通過工程實(shí)踐，分析CM長(zhǎng)短樁復(fù)合地基與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)相比，在處理山區(qū)深層軟基問題時(shí)具有明顯優(yōu)勢(shì)，為今后山區(qū)深層軟基問題處治技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展提供了參考。

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2015-01-26

陳華興(1978-)，男，高級(jí)工程師。

U416.1

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1008-3383(2015)09-0019-01