有关多桩型复合地基处理山区沟谷软基的技术探讨

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1、多桩型复合地基处理山区沟谷软基的技术探讨许洪亮1,2,熊震宙1(1、江西省交通设计院，江西南昌330002)(2、华东交通大学土木土木建筑学院，江西南昌330013)摘要：由于山岭沟谷软基的特殊性，传统单一桩型的复合地基方案难以满足技术、经济、环保等方面要求，而多桩型的复合地基则消除了以上弊端，发挥了各桩型的优势，是桩型复合地基一种新的技术手段。该文基于水泥土夯实桩和CFG桩各自的工程特性，结合具体工程提出了多桩型复合地基的设计方法，并经过试验检测验证了多桩型复合地基设计方案的合理性和工作机理的正确性。关键词：道路工程；沟谷软基；复合地基；单一桩型；多桩型；设计；检测0前言对于

2、超软地基的处理，传统手段经常采用CFG或水泥土复合桩等技术手段处理，山岭沟谷地区的特殊性，在选择软弱地基处理方案时，需从技术、经济、环境保护等几个方面综合考虑。而采取传统上单一桩型的水泥土夯实桩或CFG桩复合地基方案，如果桩的布置较疏，则在承载力和变形上难以满足要求；如果布置过密，由于挤土效应很容易使刚性较大的桩型断裂，同时也不经济。因此，采取两种甚至两种以上的桩型组成的多桩型复合地基来联合处理山区沟谷软基，消除一种桩型造成的各种弊端，同时发挥各者的优势，就成为一种比较理想和科学的选择，也为桩型复合地基增加了一个新的技术手段。复合地基作为一种比较成熟的地基处理形式，在工程实践上

3、已经积累了相当的经验。但是，复合地基技术的一个鲜明特色就是理论研究远远落后于工程实践，在工程实践和理论研究的基础上，一些工程师已经意识到了采取一种桩型的复合地基处理软土地基的弊端，开始尝试采取两种或两种以上的桩型联合加固的方法。在工业和民用建筑中，已经有了采用多桩型复合地基的先例，陈强等首先采用数值分析手段初步分析了某一民用工程中CFG桩和GC桩联合加固软弱地基的机理，认为多桩型复合地基具有单一桩型无可比拟的优越性[2]。闫明礼，王明山等提出了多桩型复合地基设计计算方法[3]。从工程实践中碰到的具体问题和从经济方面考虑，发展多桩型复合地基来处理公路沟谷软基是一种趋势，开展多桩型

4、复合地基的研究具有前瞻性和经济性。赣定高速公路沿线路段大部分位于低山丘陵地貌区，有些高路堤及拱涵重要结构都处于软基之上，下卧软土层最厚处达到10m左右，属于典型的山区沟谷软基，因此必须对这些软土地基进行有效的处理，以保证公路路基的稳定性及变形要求。在2003年1月~2004年5月，由赣定高速公路总指挥部牵头，联合天津大学及工程参建等单位，依托赣定高速公路，开展了“山区高速公路沟谷软基处理技术研究”的课题研究并获得成功，取得了良好的经济及社会效益。其中“多桩型复合地基处理山区沟谷软基技术研究”为其中的一个子课题，获得了较多的应用成果，值得同行业所借鉴和推广应用。实践证明，该技术很

5、好地解决了单一CFG桩间距不能过密，夯实桩水泥土桩深度受限等问题。多桩型复合地基有效地消除了单一桩型应力集中现象，可以更好地发挥其中任一桩型的荷载传递能力。1多桩型复合地基技术工程背景如何选择不同桩型组成多桩型复合地基，是一个重要的研究内容。一般来说，桩身强度应刚柔并济，长度应长短结合。同时，桩的工程特性应存在较大的互补性，这样才能很好地发挥各自的长处，消除某种桩型单一布置带来的弊端。1.1水泥土夯实桩的工程特性水泥土夯实桩是水泥或水泥系固化材料与土混合形成的桩，由于土质的不同，其固化机理也有区别。用于砂性土时，水泥土的固化原理类同于建筑上常用的水泥砂浆，具有很高的强度，固化的

6、时间也较短。用于粘性土时，由于水泥土惨量有限（7%~20%），且粘粒具有很大的比表面积并含有一定的活性物质，所以固化机理比较复杂，硬化速度也较慢。当水泥土夯实桩作为复合地基中的竖向增强体时，由于水泥土桩介于柔性桩和刚性桩之间，在软土中主要呈现了桩体的作用，在正常置换率的情况下，桩分担了大部分荷载，桩通过侧阻力和端阻力将荷载传至深层土中，在桩和土共同承担荷载的过程中，土的高应力区增大，从而提高了地基的承载力，复合地基还具有垫层的扩散作用。在水泥土桩的挤土成孔中，对桩间土的挤密应当分别不同土质进行考虑。对于松散填土、杂填土、砂类土、粉土应考虑桩间土强度的提高。对于灵敏度的饱和粘性土

7、、淤泥等则不考虑桩间土的挤密效应。1.2CFG桩的工程特性CFG桩又称为水泥粉煤灰碎石桩，由碎石、石屑、砂、粉煤灰掺水泥加水拌和，用各种成桩机械制成的可变强度桩。通过调整水泥掺量及配比，其强度等级在C5～C20之间变化，最高可达C25，相当于刚性桩。由于桩体刚性很大，区别于一般柔性桩和水泥土类桩。因此，常常在桩顶与基础之间铺设一层15cm-30cm厚中砂、粗砂、级配碎石和碎石（称其为褥垫层），CFG桩和桩间土一起，通过褥垫层形成CFG桩复合地基共同工作。CFG桩桩长可以从几米到二十多米，并且