■謝 磊 ■中交第一公路勘察設(shè)計研究院有限公司，湖北 武漢 430000

當(dāng)前，在計算剛性樁復(fù)合地基的承載力時，主要是以單樁承載力為基礎(chǔ)進行計算的。由于公路工程的路基結(jié)構(gòu)和建筑結(jié)構(gòu)不同，如果仍然按照建筑樁的設(shè)計方法來計算公路路基樁，路基的穩(wěn)定性就得不到保證。本文以實際工程為例，對公路工程剛性樁復(fù)合路基的計算進行探討。

1 剛性樁復(fù)合地基設(shè)計計算的意義

工程設(shè)計人員通過對國內(nèi)外工程進行大量研究和考察，總結(jié)得出散體材料柔性樁的一些缺陷，如果利用增大散體材料柔性樁進行軟弱地基的加固，雖然可以提升一定的地基承載力，但是其提升幅度有限。比如對軟弱粘性土進行處理時采用碎石樁，雖然其承載力程度可以提高20%到60%，但是地基的沉降依然沒有得到顯著的改善［1］。這是由于碎石樁的構(gòu)成主要是以散體材料為主，其粘結(jié)強度較低，維持樁形的能力較弱，很難增強其承載能力。

除此之外，灰土樁和石灰樁也具有承載能力低的特點，其荷載傳遞深度也有一定的限制，在達到一定深度時，樁體的作用并不是支撐，而是擠密，因此即便增加了樁體的長度也不會增加地基的承載能力。工程人員通過對碎石樁、柔性樁了解和分析得出，要想加固地基，增強其承載力，就應(yīng)該先增強樁體材料的剛度，使上半部分的荷載可以很好的傳遞到深層的土層。工程人員進行強化材料剛度試驗后發(fā)現(xiàn)，使用這類剛度較為堅硬的材料后，地基的承載力以及沉降問題得到了很好的改善，不僅提高了工程的質(zhì)量，還提升了工程的經(jīng)濟效益。

2 剛性樁復(fù)合地基的基本作用

地基發(fā)生沉降變形一般是由于基礎(chǔ)受到了垂直荷載，從而使樁和樁間土受到外力而產(chǎn)生一定的變形。在地基荷載一定的情況下，沉降一般不發(fā)生變化，只有荷載力增加時，樁與樁間土才會隨著相互之間的壓力而產(chǎn)生變形。樁體與樁間土體的壓縮變形模量是有一定區(qū)別的，前者要比后者大，而壓縮變形則是后者大于前者，正是由于這樣的原因，所以在樁頂部平面位置的樁體移動要比土體小。這類協(xié)調(diào)過程屬于應(yīng)力集中效應(yīng)，效應(yīng)的變化一般隨著荷載的增加而增加。褥墊層一般處于地基上部，為了改善應(yīng)力不協(xié)調(diào)的情況，一般會將樁刺入褥墊層，使樁的頂部產(chǎn)生負摩阻區(qū)，與此同時樁的頂部以下的位置會出現(xiàn)等沉面。沉面上下兩側(cè)的樁與樁間土的摩阻力是不相同的，上半部分樁間土移動位置相對于樁來說是向下的，對樁產(chǎn)生的是負摩阻力，而下半部分正好相反［2］。摩阻力一般隨著荷載的增加而增加，待摩阻力達到最大時，樁端就會發(fā)生移動，從而使樁端阻力可以發(fā)揮。隨后，隨著阻力的增加，樁端土所承擔(dān)的應(yīng)力增量也會增加，進而使樁頂部與底部的土體可以塑形。到目前為止，復(fù)合地基變形的計算理論還在不斷的發(fā)展，其實際的計算公式多以經(jīng)驗公式為主，因此具有一定的局限性。而我國的工程設(shè)計一般會被要求用規(guī)范規(guī)定的方法進行，但是經(jīng)過多次的實際驗證發(fā)現(xiàn)，這種算法算出的結(jié)果一般會比實際情況大一些，甚至?xí)蟪鰧嶋H沉降量的三倍不止。因此，在進行實際工程計算時，要根據(jù)現(xiàn)場的實際情況進行算法的選擇，找出最合理的方法，以便更大程度的保證路基的處理質(zhì)量。

3 剛性樁復(fù)合地基設(shè)計計算實際應(yīng)用

3.1 案例介紹

某公路路基工程使用具有代表性的K46 +357 段路基，路基填土高度為7.4m～9m，路基屬于軟土地區(qū)的高填土路基?？辈熳C明Qm1屬于人工填土層，主要由魚塘底粘性土和素填土構(gòu)成;Q43al屬于河流相沉積，主要由中、高壓縮性的粘土構(gòu)成;Q42m主要由粘土和亞粘土構(gòu)成的海流相沉積構(gòu)成。

3.2 案例路基的處理方法

反壓護道可以有效的提高路基邊坡的穩(wěn)定性，精確計算后得出反壓護道的寬度為6 米。路基的處理需要現(xiàn)澆混凝土薄壁管樁(PCC)和水泥攪拌樁，其中PCC 樁分為三級過度，需要進行分別的處理，其處理的長度共有50m，可分為15m、15m、20m。PCC 樁單樁的長度也各不相同，第一級、第二級、第三級分別為16m、14m、12m，按照等邊三角形的形式進行布樁，樁距、樁徑、壁厚分別為3.0m、1m、0.12m。除此之外還要在等邊三角形的中間插入一根10m 長的水泥攪拌樁，要求樁徑為0.5m，這樣做可以有效的降低工程預(yù)算。路基處理示意圖如圖1 所示。

圖1 路基處理示意圖

3.3 路基的計算原理

3.3.1 具體方案

通過測量得出:路面高程、周圍地坪高程、魚塘底面高程、填土的高度(h)分別為:10.6m、3.0m、1.5m、8.0m，路基寬度(B)、填土容重()分別為:34.5m、18KN/m3，由于路堤荷載分布的形式為梯形，面層重和車輛荷載的最大的值P=gh=18 ×8=144kpa，此外路堤的復(fù)合地基承載力必須在要求的范圍內(nèi)，一般要大于144kpa。

3.3.2 計算剛性復(fù)合地基的承載力

本工程是使用水泥攪拌樁+PCC 樁復(fù)合地基來對公路路基進行處理的。依據(jù)《巖土工程勘察報告》，樁間土層天然地基的允許承載力為120kpa，試驗證明PCC 單樁豎向承載力特征值為Ra=400KN，那么復(fù)合地基承載力特征值(fspk)按下式進行計算:

水泥攪拌樁地基承載力的特征值取Ra=96KN;(1-m)fsk=24.35 kpa

復(fù)合地基的總承載力特征值為:fspk=fspk(ppc 樁)+fspk(水泥樁)+fspk(樁間土)=51.48 +24.35 +91.70=167.53，大于規(guī)定要求的144kpa 承載力要求值，達到了規(guī)定要求。

3.4 路基的沉降觀測及其補強效果

進行路基填筑施工時，要對路基進行實時監(jiān)控和測量。如果要求說明這樣的處理方法是有效的。與此同時，使用堆載反力慢速加載的試驗方法對單樁的復(fù)合地基的承載力特征值進行計算。試驗方形壓板來進行試驗，壓板面積為2m2，利用JCQ-503C 全自動靜載荷測試系統(tǒng)來進行加載試驗，荷載最高值為700KPa，一共分10 個級別來施加荷載。實驗結(jié)果如圖1 所示。

圖1 單樁載荷試驗結(jié)果曲線

根據(jù)上圖來分析，復(fù)合地基單樁靜荷載試驗曲線沉降均勻、緩慢，當(dāng)荷載增加到700Kpa 時依然沒有出現(xiàn)比較顯著的拐點。所以，可以斷定單樁荷載沒有達到極限值，達到了工程的施工要求。

4 結(jié)論

剛性樁復(fù)合路基的計算需要根據(jù)實際情況計算地基的承載力，然后對路基處理方式進行設(shè)計。本文首先對剛性樁復(fù)合路基的特點進行了分析，然后以實際工程為例，對剛性樁復(fù)合路基的設(shè)計進行計算方式進行了探討。經(jīng)計算，工程使用剛性樁處理地基處理效果良好。

［1］鄭剛，李帥，刁鈺.剛性樁復(fù)合地基支承路堤穩(wěn)定破壞機理的離心模型試驗［J］.巖土工程學(xué)報，2012，34(11):1977 -1989.

［2］周同和.復(fù)合地基變形計算理論方法探討［J］.建筑科學(xué)，2005，21(1):61 -65.