堤荷载下刚性桩复合地基的沉降计算

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1、路堤荷载下刚性桩复合地基的沉降计算于志龙1张海涛2（1.连云港市公路管理处，2.连云港市交通工程质量监督站，江苏连云港222000）摘要：分析了刚性荷载和柔性荷载作用下的刚性桩复合地基沉降特性，对CFG桩和PTC预应力管桩处理的路堤试验段进行了七种方法沉降计算，并与实测结果进行了对比分析，指出了各种方法的优缺点及适用性。关键词:路堤荷载刚性桩复合地基沉降计算1.路堤荷载下刚性桩复合地基的沉降特征采用复合地基技术不仅可以提高地基的承载力，还可以减少地基沉降。路堤下的刚性桩复合地基是一个由桩（桩帽）、水平加筋材料、垫层、路堤填土和地基土等部分组成，这几部分相互作用、

2、相互影响，其工作原理和沉降特性非常复杂。工民建的桩基或刚性桩复合地基（复合桩基），其桩-土-承台的沉降协调发展，且通常桩体沉降大于桩周土体的沉降；而作为加固公路下的软土地基，刚性桩复合地基的桩距都比较大，其沉降特征则不同，桩间土承担了一定的荷载，桩间土体的沉降在一定范围内大于桩体的沉降，会伴随产生负摩阻力；而且由于在路堤底部也是桩顶位置设有柔性垫层，除了垫层本身的压缩之外，还有一定量的桩体向上刺入变形的产生，尤其是在没有桩帽的CFG桩复合地基当中。[1]1.1不带桩帽的刚性桩复合地基沉降在桩身方面，基础底沉降S可表示如下：Sp=Spt+Spp+Spb+Ss2+S

3、c(1.1)Spt—桩刺入垫层深度；Spp—桩的压缩量；Spb—桩刺入下卧层的深度；Ss2—下卧层的压缩量；Sc—垫层压缩量。在桩间土方向上，基础底面沉降Ss也可表示如下：Ss=Sc+Ss1+Ss2(1.2)Ss1—桩间土的压缩量，其余同上。1.2带桩帽的刚性桩复合地基沉降在桩身方面，基础底沉降S可表示如下：Sp=Spt+Spp+Spb+Ss2+Sc(1.3)Spt—桩刺入垫层深度；Spp—桩的压缩量；Spb—桩刺入下卧层的深度；Ss2—下卧层的压缩量；Sc—垫层压缩量。PTC预应力管桩的强度和模量很大，而路堤荷载又不会太大，桩身的压缩量可以忽略，可以简化为下式

4、来说明：Sp=Spb+Ss2+Sc(1.4)在桩间土方向上，基础底面沉降Ss也可表示如下：Ss=Sc+Ss1+Ss2(1.5)Ss1—桩间土的压缩量，其余同上。1.3路堤荷载刚性桩复合地基沉降的主要特征（1）与刚性基础不同，路下刚性桩复合地基的变形不能满足桩土等应变的规律，尤其是在路堤底面；（2）不带桩帽情况下，桩身向柔性垫层刺入；（3）桩间土的沉降大于桩身沉降。2.沉降计算方法由于桩会发生上刺和下刺，复合地基沉降除主要由加固区和下卧层组成外，还要考虑桩的上、下刺入量及垫层压缩量。垫层压缩量占复合地基总沉降量的比列与荷载大小有关，相对其他组成部分，这部分的沉降量

5、不是很大，估算即可，而且其厚度、模量变化对沉降影响不大。没有软弱下卧层时，复合地基沉降以加固区压缩量为主，总沉降量随桩间距的减小而减小；如果桩体下部有一定深度的软土层，则由于桩端应力向下部扩散，下卧层产生较大沉降，此时控制下卧层沉降成为整个地基沉降控制的重点。桩体的上、下刺入量的计算是目前沉降计算的一个难点，对一般工程可简单估算，但重要工程需进行计算。设计中如不考虑桩体的上、下刺入量，不可避免地将导致沉降计算量明显小于实测值。[2]下面将介绍几种计算方法。2.1桩间土应力减小法刚性桩复合地基涉及到桩，桩帽，加筋材料，垫层和路堤填土的共同，其性状非常复杂。到目前为

6、止，沉降计算还没有相应的解析解。路堤沉降可由下式来进行简单的计算：(2.1)—为天然地基下路堤沉降，可采用常规分层总和法计算；—桩（帽）间土反力；—路堤荷载；—桩间土荷载减小比；—沉降修正系数，暂取1.0。其中系数可以通过大量的计算和实测结果的对比得出。2.2位移模式法(2.2)2.3等沉面的计算方法(2.3)2.4其他计算方法还有复合模量法、应力与沉降分解法、联合求解法、有限元等。[3]3.工程实例沉降计算对比分析3.1路堤荷载下CFG桩复合地基沉降计算分析对比连盐高速公路在下车中沟中桥北桥头（K13+982～K14+052）和南桥头（K14+154～K14+

7、230）两段，采用了CFG桩复合地基进行软基处理，设计桩长12.5m，桩径400mm，桩距1.3～1.5m，正三角形布置，桩身混凝土C15，施工采用振动沉管法。其中K14+160试验段进行了各种计算方法和实测沉降结果的对比，如表1.表1CFG桩复合地基沉降计算对比序号计算方法沉降计算结果备注1桩间土应力减小法418.9S0=997.5，Rs=0.422复合模量法248.4　3位移模式法286.4　4应力与沉降分解法430　5等沉面的计算方法282.3　6联合求解法511　7有限元321.1　8实测结果379　9实测数据预测最终沉降379+121.2=500.2m

8、m　3.2路堤荷载下带帽