X形桩复合地基处理某涵洞软基的计算分析.pdf

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1、至Q!垒生箜至塑f璺筮131塑l迤亘建挝壅型王堡X形桩复合地基处理某涵洞软基的计算分析●张晓玲1，顾凌云2，汪亮3—1．盐城市新洋港闸管理所，江苏盐城224333；2．常州市武进区牛塘水利(务)站，江苏常州2131633．南京水建水利建筑工程监理有限公司。江苏南京210001摘要：通过对某堤防上一座过水涵洞进行X形桩软土地基处理的计算分析，采用长8m及12m的现浇x形桩处理软基(厚7．2—10．4m)，平面采用梅花形布置．计算结果表明x形桩可以显著提高地基承载力，减小沉降量，处理效果显著，且具有较高的性能价格比，建议在水利工程软土地

2、基处理中推广。关键词：现浇x形桩复合地基承载力沉降觋浇x形桩复合地基是为了满足公路、铁路、机场、港El和建筑等工程沉降控制需要而研发的一种新型软基加固技术。该技术具有施工方便、造价低、节省材料及施工无污染等优点，已在市政和高速公路的软基处理工程中推广应用，但在水利工程中从未采用。本文对现浇x形桩复合地基进行了详细的计算，为类似工程设计提供参考。1工程简介及地质资料1．1工程简介涵洞位于长江下游某圩区内，为一座过水涵洞，单孔布置，孔口净尺寸为2．5x2．5m，涵洞顶覆土厚度为5．2m，单节长9m。12地质资料涵洞所在区域内广泛发育着谷

3、内式松散沉积物，在钻孑L深度范围内，涵洞地基土层自上而下分别为淤泥质重粉质壤土夹薄层粉砂、粉土质砂夹薄层重粉质壤土及粉土质砂，涵洞位于淤泥质重粉质壤土夹薄层粉砂层上。各土层分布状况、主要物理力学性质指标及桩基设计参数建议值见表1。表1各土层主要物理力学性质指标及桩基设计参数建议值直接快剪指标压缩模量侧阻力端阻力土层层厚(m)C(kPa)币(。)(MPa)(kPa)淤泥质重粉质壤土7．2～10．49．96．32．4620粉土质砂夹薄层重粉3．504．826．78．5820450质壤土(松散一稍密)一5．508．65粉土质砂(中密)3．

4、129．310．2146900一12．252基础处理设计方案2．1设计思路及方案比选根据地质资料，涵洞底板下淤泥质重粉质壤土层埋深浅，厚度较大，土体强度低，压缩性高，其承载能力和沉降变形均不满足设计要求，必须对地基进行加固处理。根据地基土层分部及上部结构特点，对地基进行了换填砂垫层、水泥搅拌桩、现浇x形桩及钻孔灌注桩四种方案的比较。如采用换填砂垫层处理，换填厚度大，开挖量大，且施工后沉降量较大，易造成各节涵洞之间以及涵洞与进、出口U型墙产生较大的沉降差，影响今后的正常运行。受场地限制，大开挖还需采用支护措施，且处理深度远大于《建筑地

5、基处理技术规范》中换填垫层厚度为0．5—3．0m的建议，不经济。如采用钻孔灌注桩，则桩底需进入粉土质砂层，桩长较长，桩径较大，造价高。而水泥搅拌桩属柔性桩，施工质量不易保证，地基沉降和不均匀沉降差较大，加固效果不显著。现浇x形桩是根据等截面周边扩大原理，在传统圆形沉管灌注桩的基础上通过将圆形截面的正拱变为反拱而提高承载力的一种新桩型。它充分利用等截面面积异形桩侧表面积增大，进而增加桩侧摩阻力，充分发挥桩身材料的潜力。与传统的灌注桩技术相比，该技术利用一种截面如字母x形的钢模代替传统的圆形钢模成桩，桩身内不配钢筋。现浇x形混凝土桩由于

6、其具有较大的单位体积材料比表面积，因而可以在不增加工程量的前提下大大提高单桩承载力，从而提高性价·130·比。经技术、经济、工期等多方面的分析比较后，选定现浇X形桩作为地基处理方案。22现浇X形桩复合地基计算选取最不利钻孔资料进行涵洞处的地基承载力及沉降量计算，x形桩外包圆直径为622mm，开弧间距为120ram，开弧角度为1300，桩身为C20标号的素混凝土，桩长12m，梅花形布置，桩距2．0m。X形桩横截面如图1所示。图1现浇x形桩横截面图(单位：mm)(1)现浇x形桩单桩竖向承载力特征值Ra计算。x形桩单桩竖向承载力Ra的取值

7、当采用单桩静荷载试验时，应按单桩竖向极限承载力的0．5倍取值，设计时按《现浇x形桩复合地基技术规程》的公式计算。1Ra2亩QukQ。k=13,u∑．qsikl．+SpqpkAps式中，Q。k为单桩承载力标准值；为安全系数，取=2；u、A。分别为桩身外周长和截面面积；为桩长范围内所划分的土层数，取2；s：为端阻力修正系数，取0．7；q。ik为桩第i层土的极限侧阻力标准值(kPa)；q。k为极限端阻力标准值(kPa)；li为桩穿越第层土的厚度(m)；p。为充盈折减系数，取0．923。(2)现浇x形桩复合地基承载力计算。现浇x形桩复合地基

8、承载力特征值应通过现场单桩复合地基载荷试验确定，设计时按《现浇x形桩复合地基技术规程》的公式计算。Rfspk=m；‘产+p(1一m。)fsk。、psm。=d2／d。2式中，fs。k为复合地基承载力特征值(kPa)；m。为桩土面积置换率