張偉

（合肥市規(guī)劃設(shè)計研究院，安徽 合肥 230041）

淺析深層攪拌樁在軟土路基中的工程設(shè)計

張偉

（合肥市規(guī)劃設(shè)計研究院，安徽 合肥 230041）

根據(jù)深層攪拌樁復(fù)合地基的特點，簡述了復(fù)合地基承載力和路基沉降的計算方法。結(jié)合合肥市濱河路工程實例介紹了深層攪拌樁設(shè)計的一般方法，以工后路基沉降為控制因素在核算復(fù)合地基承載力滿足路基要求的基礎(chǔ)上，選擇最優(yōu)樁長，為今后類似工程提供參考。

深層攪拌樁；軟土路基；復(fù)合地基；地基沉降量

0 引言

我國地域廣大，有各種成因的軟土層，其分布范圍廣，土層厚度大。這類軟土特點含水量大，孔隙比大，抗剪強度低，壓縮性高，滲透性差，沉降穩(wěn)定時間長。近年來隨著城市發(fā)展建設(shè)，經(jīng)常需要在軟土地基中修建道路，由于軟土地基不良的建筑性能，因此需要進(jìn)行人工加固，常用加固方法有脫水、壓密、加筋、固化等幾類。深層攪拌樁是用于加固飽和軟黏土地基的一種加固方法，它利用水泥、石灰等材料作為固化劑的主劑，通過特制的深層攪拌機械，在地基深處就地將軟土和固化劑（漿液狀或粉體狀）強制攪拌，利用固化劑與軟土產(chǎn)生一系列的物理、化學(xué)反應(yīng)，使軟土硬結(jié)成有整體性、水穩(wěn)定性和一定強度的優(yōu)質(zhì)地基[1]。

本文以合肥市濱河路為例，對深層攪拌樁在軟土路基設(shè)計過程中的問題進(jìn)行歸納，以供類似工程參考與借鑒。

1 項目概況

合肥市濱河路為南淝河北岸沿河道路,本段全長4.2 km，紅線寬27 m，是一條典型的城市濱河道路。道路路基大部分位于南淝河河漫灘，淤泥淤積范圍較大，最大厚度達(dá)12 m。因建設(shè)要求，本項目“以路代堤”兼顧一定的防洪功能。

2 水泥攪拌樁設(shè)計

因防洪要求，道路設(shè)計高程較現(xiàn)狀地面需抬高約3.5 m。在軟土地基中需抬高現(xiàn)狀地面修筑路基，攪拌樁的設(shè)計重點是計算復(fù)合地基承載力和路基工后沉降量。

2.1 地基承載力計算

攪拌樁單樁承載力計算：

根據(jù)水泥攪拌樁按強度、剛度劃分屬于半剛性樁。單樁豎向承載力應(yīng)通過現(xiàn)場實驗亦可按下式計算取小值：

式中：fcu,k為與水泥攪拌樁樁身加固土配比相同的室內(nèi)加固土試塊的無側(cè)限抗壓強度平均值；η為強度折減系數(shù)，可取0.35～0.5；qik為樁周土的平均摩擦力，對淤泥可取5～8 kPa，對淤泥質(zhì)土可取8～12 kPa，對黏性土可取12～15 kPa；p為樁周長度；l為攪拌樁長度；qp為樁端天然地基土的承載力標(biāo)準(zhǔn)值；α為樁端天然地基土的承載力折減系數(shù)，可取0.4～0.6。

攪拌樁復(fù)合地基承載力：

式中:fsp,k為攪拌樁復(fù)合地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值；m為攪拌樁面積置換率；fs,k為樁間天然地基土承載力標(biāo)準(zhǔn)值；β為樁間土承載力折減系數(shù)，樁端軟土取0.5～1.0，樁端硬土取0.1～0.4，不考慮樁間軟土作用時取零。

2.2 沉降計算

沉降計算采用分層總和法：式中：e1i為根據(jù)第 i層的自重應(yīng)力平均值（σci+ σc（i-1））/2，從e-p曲線查閱；e2i為根據(jù)第i層的自重應(yīng)力平均值（σci+σc（i-1））/2與附加應(yīng)力平均值（σzi+σz（i-1））/2之和，從e-p曲線查閱；Hi為第i層土的厚度。

水泥攪拌樁加固區(qū)沉降計算：

式中：Sp為加固區(qū)加固前的計算沉降；m為置換率；n為樁土應(yīng)力比，宜用當(dāng)?shù)鼗蝾愃圃囼炠Y料，無資料可取2～5，當(dāng)樁底土質(zhì)好，樁間土質(zhì)差時取高值，否則取低值。

3 工程算例

本項目地貌單元屬南淝河河漫灘，根據(jù)勘察報告，場地自上而下劃分場地土層參數(shù)見表1、表2及圖1。

表1 地基土層基本性質(zhì)一

表2 地基土層基本性質(zhì)二

圖1 地基土層e-p曲線

根據(jù)路基容許工后變形和管線沉降要求，本項目工后沉降按不大于0.3 m控制。計算過程中，樁直徑采用0.6 m，樁間距1.4 m，梅花形布置，樁長待定，路基填土高度3.5 m。α取0.5；β取0.7；η取0.25；fcu,k取2 MPa。樁長取8 m時，計算fsp,k= 120 MPa，可滿足路基承載要求。

根據(jù)分層沉降總和法計算路基沉降，未加固前施工期末路基分層沉降、工后沉降基準(zhǔn)期路末路基分層沉見表3、表4。

表3 施工期末路基分層沉降

表4 工后沉降基準(zhǔn)期路末路基分層沉降

加固區(qū)沉降計算中n取4；計算置換率m= 1.667。通過計算，得到4種不同樁長對應(yīng)的工后沉降，見表5。

表5 各樁長對應(yīng)工后沉降計算結(jié)果

可見隨著樁長的增加，其對工后沉降的增加效應(yīng)逐漸變小，單純的增加樁長對控制工后沉降顯得并不經(jīng)濟。

本工程水泥攪拌樁選取樁長10 m，較經(jīng)濟合理。

4 結(jié) 語

本文應(yīng)用前人研究成果簡述了深層攪拌樁在軟土路基處理中的工程應(yīng)用，并有以下思考：

（1）在軟土路基設(shè)計中，在保證復(fù)合路基承載力的基礎(chǔ)上，工后沉降控制整個設(shè)計過程，亦是制約深層攪拌樁相關(guān)參數(shù)選擇的重要因素?？紤]施工機械因素，本文對4種不同樁長、相同的樁徑、樁間距進(jìn)行試算，在滿足路基工后沉降基礎(chǔ)上選擇最優(yōu)樁長，是較適用的工程計算方法。

（2）復(fù)合地基承載力和路基沉降計算中，相關(guān)計算參數(shù)的選取與施工條件和工程經(jīng)驗緊密關(guān)聯(lián)。參數(shù)的選取直接影響最優(yōu)樁長的選擇。在本項目中，樁長選取10 m，復(fù)合地基承載力為120 MPa，加大樁長對復(fù)合地基承載力提高較小，但對路基工后沉降影響較大。

[1]龔曉南.地基處理手冊 [M].2版.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2000．

[2]高大釗.土力學(xué)與基礎(chǔ)工程[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，1999.

[3]楊磊，賀為民.深層攪拌樁復(fù)合地基的優(yōu)化設(shè)計[J].巖土力學(xué), 2010，31（8）:2575-2579.

[4]中國建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計研究院.國家建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計圖集MR1[M].北京：中國計劃出版社,2008．

U416.1

B

1009-7716（2017）03-0060-03

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2017.03.018

2017-01-03

張偉（1985-），男，安徽含山人，工程師，從事道路設(shè)計工作。