一种刚-柔性桩复合地基路基稳定性分析方法.pdf

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1、CMYK工程试验与研究一种刚-柔性桩复合地基路基稳定性分析方法李树斌宋金良（广州大学土木工程学院）【摘要】基于刚柔性桩复合地基路堤的主要失稳模式是柔性桩与桩间土绕过刚性桩滑动的特点，将复合抗剪强度法和修正密度法[1]用于刚柔性桩地基路堤的稳定分析中,提出一种简化的密度修正方法。该稳定分析方法的思路是用复合抗剪强度法分析柔性桩对地基的作用，用修正密度法来分析刚性桩对复合地基的作用。通过一个工程实例证明了该简化的密度修正方法的分析结果与工程实际相符合，并用上述刚柔性桩复合地基路堤稳定分析方法分析了优化后的地基处理方案。【关键

2、词】刚-柔性桩；复合地基；稳定性；路堤；复合抗剪强度法；修正密度法1前言桩不会发生剪切破坏，即短桩随着土体发生整体滑动破坏，复合滑动土体绕过刚性桩滑动，如图1所示。随着地基处理技术的不断发展，在工程实践中不断涌现新的地基处理方式，刚-柔性复合地基就是其中的一种典型代表。通常采用柔性桩对该地区土层进行加固，提高浅层软弱土层的承载力，采用刚性桩将荷载向地基深处传递，减少压缩层的变形，这种处理方法的本图1路堤的破坏模式质是通过调整竖向增强体的刚度和强度来适应附加应力由上而下减小的特征。刚-柔性桩复合地基在满足强3刚-柔性桩复合

3、地基路基稳定性分析度和变形的要求下，具有降低工程造价、有利于保证质方法[2，3]量的优点。刚-柔性复合地基的运用主要集中在工民建地基[4，5]，但鉴于其控制沉降具有显著优点，很多工根据刚-柔性桩复合地基路基的破坏模式，可将刚程技术人员尝试将其运用于高速公路填方路基下深厚柔性桩复合地基看成是由柔性桩和天然地基复合形成软土地基的处理中[6]，尤其路桥过渡段[7]，但是在《公路的柔性桩复合地基，柔性桩复合地基再与刚性桩复合形软土地基路堤设计与施工技术细则》中并没有刚-柔性成刚柔性复合地基。刚柔性桩复合地基路基稳定分析可复合地基

4、路堤稳定的分析方法。以采用以下思路来分析，用复合抗剪强度法分析柔性桩本文在分析刚-柔性桩复合地基路基的破坏模式对地基的作用，用修正密度法来分析刚性桩对复合地基的基础上，分析了桩土相互作用，将修正密度法和复合的作用。抗剪强度法引进刚-柔性桩复合地基路基稳定性分析，3.1柔性桩复合地基抗剪强度指标并简化原有密度修正的方法，从而提出一种分析刚-柔将刚柔性桩复合地基看成是由柔性桩和天然地基性桩复合地基路基稳定性的方法，并用工程实例加以验复合形成的柔性桩地基，可按式（1）和（2）将柔性桩和桩证。间土的抗剪强度指标按面积加权均化到整

5、个地基中。cp=m2csp＋（1-m1-m2）cs(式1）2刚-柔性桩复合地基路基的破坏模式tanφp=m2tanφsp＋（1-m1-m2）tanφs(式2）由于柔性桩的桩身抗剪强度相对较小，而刚性桩的式中cp为柔性桩地基的复合黏聚力，csp为柔性桩桩身抗剪强度非常大，所以在发生刚柔性桩复合地基路的黏聚力，cs为桩间土的黏聚力，m1为刚性桩的置换率，基发生稳定破坏时，通常柔性桩会发生剪切破坏而刚性m2为柔性桩的置换率，φp为柔性桩地基的内摩擦角，CMYK工程试验与研究φsp为柔性桩的内摩擦角，φs为桩间土的内摩擦角。知，

6、刚性桩对地基的作用力与Pc大小相等，方向相反。3.2桩帽顶面以上填料密度修正因此桩帽顶面以下土体密度可用式7计算。′（n＋n）P桩帽顶面对上部填料的作用力对滑动面圆心的力ρ=12c＋ρ(式7）fsBls·g矩可等效成自重为Pc、并且合力方向与Pc相同的填料′对滑动面圆心的力矩。桩帽顶面对上部填料的作用力与式中ρf为地基桩间土的修正密度，ρs为地基桩桩帽顶面荷载Pc是作用力和反作用力。如果Pc小于或间土的密度，n1为路堤坡肩到坡脚范围刚性桩的根数，等于带桩帽的单桩竖向极限承载力Qsu时，Pc可采用改n2为左路堤坡肩到右坡肩

7、范围刚性桩的根数，B为路堤进HEWLETT法计算[8]；否则，取P=Q。底宽度，l为刚性桩的桩长，s为刚性桩的桩间距。csu由文献[8]可知，桩帽顶面荷载P等于通过土拱传递采用上式修正桩帽顶面以下加固区土体的密度，虽c到桩帽顶面的土压力，可用下式计算：然没有考虑桩侧摩擦力的具体分布情况，但是计算结果s2αK-22（αKp-1）姨2γ（s-b）（αK-1）是偏安全的。同时桩侧摩擦力的具体分布往往很难确σ=γ［H-(P)］·（1-δ）＋fpsuf姨22αKp-32αKp-3[1]定，因此上述方法在工程上运用是可行的。文献中的

8、(式3）方法，为计算负摩擦力的分布高度必须确定中性面的的2αK1-αKpP=(P)s2σ·［（1-δ）-（1-δ）（1＋δK）］csup位置，计算相对繁琐。αK＋1p(式4）4工程实例式中σsu为作用在桩间土上的应力，H为路堤填料[1]新台高速公路路基填筑至路床顶面时K64+90～的高度，s为刚性桩间距，α为临塑系数