王戰(zhàn)兵

(山西省交通規(guī)劃勘察設(shè)計院)

1 工程概況

高平至陵川高速公路第二合同段中K18 +305 鋼筋混凝土拱涵主要為排大型沖溝水而設(shè)，兼瑞馬村村民上地通行之用。涵址位于黃土丘陵區(qū)，涵址處表層覆蓋Q3 粉質(zhì)粘土，未見基巖出露，地質(zhì)條件較差。本涵填土高約25 m，屬于高填土涵洞。

2 涵洞地基處理方案

高平至陵川高速公路第二合同段中K18 +305 鋼筋混凝土拱涵填土高約25 m，屬于高填土涵洞，要求地基承載力達(dá)到480 kPa。原狀土0～3 m 承載力基本容許值為170 kPa，側(cè)摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值為50 kPa，3～11 m 承載力基本容許值為180 kPa，側(cè)摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值為49 kPa。由于原地基不能滿足拱涵的地基承載力要求，故需要進(jìn)行地基處理來提高承載力，以保證結(jié)構(gòu)物的安全性、耐久性。

本涵采用CFG 樁進(jìn)行地基處理提高承載力來滿足結(jié)構(gòu)物要求的地基承載力。

3 CFG 樁復(fù)合地基的設(shè)計思想

CFG 樁復(fù)合地基由樁、樁間土和褥墊層三部分組成。樁與基礎(chǔ)不是直接相連，而是通過褥墊層(如砂、碎石等)和基礎(chǔ)相聯(lián)系。褥墊層將上部基礎(chǔ)傳來的基底壓力通過適當(dāng)?shù)淖冃我砸欢ǖ谋壤峙浣o樁及樁間土，使兩者共同受力。同時土體受到樁的擠密而提高承載能力。無論樁端落在一般土層還是堅硬土層，均可保證樁間土始終參與工作。因此，設(shè)計時首先考慮的是將土的承載力得到充分利用，不足的部分由CFG 樁來承擔(dān)。橋涵采用復(fù)合地基處理的目的一般是為了提高地基承載力，通過增加CFG 樁樁徑、樁長可以解決。在滿足地基承載力要求后，可適當(dāng)?shù)脑黾蛹庸虆^(qū)的深度，可有效減小沉降。

4 CFG 樁復(fù)合地基的計算

4.1 單樁豎向承載力

單樁豎向承載力特征值Ra(kN)按下式確定

式中:up為樁的周長，m;n 為樁長范圍內(nèi)所劃分的土層數(shù);qsi、qp為樁周第i 層土的側(cè)阻力、樁端端阻力特征值(kPa)，可按《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》(GB50007—2011)有關(guān)規(guī)定確定;li為第i 層土的厚度，m。

表1 單樁豎向承載力特征值計算結(jié)果表

4.2 復(fù)合地基承載力計算

水泥粉煤灰碎石樁復(fù)合地基承載力特征值，應(yīng)通過現(xiàn)場復(fù)合地基荷載試驗確定，設(shè)計中我們一般按下式計算

式中:fspk為復(fù)合地基承載力特征值，kPa;m 為面積置換率;Ra為單樁豎向承載力特征值，kN;Ap為樁的截面積，m2;β 為樁間土承載力折減系數(shù);宜按地區(qū)經(jīng)驗取值，如無經(jīng)驗時，可取0.75～0.95，天然地基承載力較高時取大值;fsk為處理后樁間土承載力特征值(kPa)，宜按當(dāng)?shù)亟?jīng)驗取值，如無經(jīng)驗時，可取天然地基承載力特征值。

表2 復(fù)合地基承載力特征值計算結(jié)果表

4.3 CFG 樁樁身混凝土強(qiáng)度計算

CFG 樁樁身混凝土28 d 抗壓強(qiáng)度設(shè)計中我們一般按下式計算

式中:fcu為28 d 抗壓強(qiáng)度，MPa;Ap為樁的截面積，m2。

?

因此，綜合考慮施工影響因素，最終取CFG 樁樁體強(qiáng)度等級為C25，坍落度則為180～220 mm。復(fù)合地基褥墊層厚度為500 mm;褥墊層的材料采用級配碎石褥墊層，必須滿足有關(guān)墊層做法的規(guī)范。方案二、四復(fù)合地基承載力特征值較小，也都滿足地基承載力要求。在滿足地基承載力要求后，適當(dāng)?shù)脑黾蛹庸虆^(qū)的深度，可有效減小沉降。綜合分析采用四更加合理。

5 結(jié) 論

本文以高陵高速公路K18 +305 鋼筋混凝土拱涵地基處理為例，分析了復(fù)合地基的設(shè)計思想，通過計算采取合理的方案來提高地基承載力。希望本文能對同類地基采用CFG樁處理設(shè)計有一定的參考價值。

［1］江正榮.建筑施工簡易計算第2 版［M］.機(jī)械工業(yè)出版社，2008.

［2］章燕.CFG 樁復(fù)合地基的加固機(jī)理及設(shè)計計算［J］.工程與建設(shè)，2008，(5).

［3］建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范(GB50007－ 2011)［S］.中國建筑工業(yè)出版社，2011.