碎石桩复合地基算例(参考)

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1、碎石桩加固地基设计计算示例一、设计资料1、工程概况某高速公路有一段长度360m的软土地基。设计路堤高度4.00m，顶面宽度28m，路堤边坡坡比为1:1.5。为保证地基承载力以及路堤稳定性和沉降满足工程要求，试对该路段软土地基进行加固设计。2、工程地质概况1）地形地貌概况该路段位于冲积平原区，地势低平开阔，地下水位高，埋深0.6～1.0m，地表洼淀、苇塘密布，排灌渠道纵横交织。2）工程地质条件(1)成因类型与土质特点：本区属河、海、湖相交替沉积区。地基可压缩性高，承载力低，抗剪能力差，排水固结慢，有机质含量高，属典型软土地基。旱季勘察水位约为2m，秋季水

2、位约为1m（部分区段仅为0.6m）。(2)土层及试验指标：如表1。表1土层及其土工试验指标值序号土名土层埋深g/kN/m3w/%eSrIp/%a1-2/MP-1acu/kPaEs/MPafk/kPa①亚粘土0.0~2.019.59.80.690.79160.20408.4570②粘土2.0~2.919.133.70.980.95200.50353.9665③淤泥质土2.9~10.218.545.81.201.0017.10.80252.7250④亚粘土10.2~17.019.234.00.920.969.20.45304.9560⑤粘土17.0~19.

3、334.00.840.9810.90.40355.6370二、一般设计（1）加固方法：采用振动沉管碎石桩复合地基加固。（2）加固范围：在路堤两边外缘扩大2～3排桩。（3）桩位布置：采用等边三角形布桩形式。（4）加固深度：根据土层的分布特征（如表1），第5层土相对于前两层土性质较好，因此，初步选定加固深度穿过土层④到土层⑤顶面，即取H=17.0其实也可以取10.2米，二者区别在于沉降计算m。（5）桩径：根据地基土质情况和成桩设备等因素确定，桩径为0.5m。（6）面积置换率m和桩距l：碎石桩复合地基一般m＝0.15～0.4，本例路堤高度不是很高，荷载相对较

4、小，可先取m＝0.20进行计算。∵，(等边三角形布桩)已知桩的直径dp和面积置换率m，则可反算出桩的间距l＝1.06m。可初步设计l=1.10m，此时的m=0.19，整个加固区所需桩数为13193根。（7）材料：可就地取材，可使用卵石、砂砾石材料，含泥量不大于5％，常用的粒径为2～5cm，最大不超过8cm。（8）垫层：基础底面与碎石桩复合地基顶面之间应铺设30～50cm厚度的碎(砂)石垫层，分层铺设，振动密实。三、承载力验算（1）单桩承载力fp,k：可按下式计算式中，K为安全系数，一般取K＝2.0；φp为碎石桩的内摩擦角，据统计φp＝35°～45°，计

5、算时可取其平均值φp=38°；cu为碎石桩加固范围内桩间土的不排水抗剪强度，对于多层土，可按厚度加权平均值求出按碎石桩破坏模式，应取破坏高度h=2r0×tanδp内的cu最小值，按厚度加权平均值，老师不推荐。，得cu＝29.29kPa。代入公式有（2）复合地基承载力fsp,k：按下式计算式中，fs,k—桩间土天然地基承载力标准值，kPa，可近似取用处理前地基土的承载力标准值，对多层土可取加权平均值，即有fs,k＝60.59kPa这种方法是近似计算，老师不推荐，取各土层承载力的深度修正值的最小值，更加合理。；l—桩间土承载力发挥系数，与桩、土的强度以及桩

6、的破坏形式等有关，对于碎石桩复合地基，可取l＝1.0。代入上式，有（3）作用于地基上的荷载p：路堤实际高度HD=4.0m，加上汽车荷载近似换算高度1.0m。取路堤填土重度为20kN/m3，则路堤作用于地基上的实际荷载为p＝100kPa。所以，p＜fsp,k，满足设计要求。于是，可取置换率m＝0.19、桩间距l＝1.1m作为最终设计值。四、沉降验算地基总沉降S＝加固区压缩量S1+下卧土层压缩量S2。（1）S1按复合模量法计算。先求复合模量Ec式中，Es为桩间土的压缩模量，按土层厚度加权平均求得Es＝4.35MPa；n为桩土应力比，与荷载水平、桩土模量比和

7、面积置换率、原地基土强度、桩长、固结时间和垫层性质等因素有关，一般n＝2～4，取n＝4.0。此处计算完全是经验取值，无依据。同学们计算时，应根据桩体承载力标准值与桩间土承载力标准值的比值确定桩土应力比n于是，可得复合地基的压缩模量Ec=6.83MP。然后，按分层综合法计算得S1=226.50mm。（2）S2采用应力扩散法计算。取应力扩散角q＝20°，最终计算得加固区下卧层压缩量S2＝214.25mm。于是总的沉降S=S1+S2=226.50+214.25＝440.75(mm)五、稳定性计算依据《公路软土地基路堤设计与施工技术规范(JTJ017-96)》

8、规定，对于一般性工程，可用综合抗剪强度指标按毕肖普法计算。本例按下式确定加固区土体未加固时平均