城市道路軟土地基處理工程應(yīng)用分析

劉 晶，王振克

(中國市政工程西南設(shè)計(jì)研究總院有限公司，四川 成都 610081)

0 前 言

地基承載力是市政道路的關(guān)鍵因素，而軟土地基的處理又是其中的重點(diǎn)。所以對軟土地基的穩(wěn)定進(jìn)行一定的增強(qiáng)是非常有必要的。考慮到軟土地基的承載力低、可壓縮性高的特點(diǎn)，在一些特殊工點(diǎn)采用碎石樁進(jìn)行處理。利用碎石樁良好的排水性能解決地基土的液化問題，進(jìn)一步提高地基承載力。本文對碎石樁的復(fù)合地基承載力結(jié)合工程實(shí)例進(jìn)行計(jì)算分析，為碎石樁復(fù)合地基的發(fā)展積累經(jīng)驗(yàn)。

1 軟土復(fù)合地基處治原理

1.1 復(fù)合地基原理

碎石樁的主要原理為通過對原地基取土成孔，采用天然級配良好的砂、卵石等對原土體進(jìn)行置換，利用夯錘自由落體產(chǎn)生的沖擊將卵石擊碎并夯實(shí)，從而提高樁間土的承載力。復(fù)合地基是指部分土體被置換、加強(qiáng)等形式達(dá)到增強(qiáng)體，由增強(qiáng)體和周圍地基土共同承擔(dān)荷載，從而達(dá)到增強(qiáng)地基承載力的目的。碎石樁構(gòu)成的復(fù)合地基，通過兩種不同材料、不同樁長的組合形成不同的加固區(qū)，充分發(fā)揮碎石樁對樁周土的擠密和置換功能，達(dá)到對淺層軟基的加固，并且構(gòu)造排水通道，加速軟土地基的排水固結(jié)；同時將荷載能傳遞到地基深處，減小地基壓縮土的變形。處理后的復(fù)合地基承載力得到大幅提高，地基的變形得到有效控制。

1.2 復(fù)合地基承載力計(jì)算

有粘結(jié)強(qiáng)度增強(qiáng)體復(fù)合地基承載力計(jì)算公式為：

式中，fspk為復(fù)合地基的承載力特征值，kPa；fsk為處理后樁間土承載力特征值，kPa；m為面積置換率；Ra為單樁豎向承載力特征值，kN；Ap為樁的截面積；λ為單樁承載力發(fā)揮系數(shù)，可按地區(qū)經(jīng)驗(yàn)取值，可取0.7～0.9；β為樁間土承載力發(fā)揮系數(shù)，可按地區(qū)經(jīng)驗(yàn)取值，可取1.0～1.1。

2 工程實(shí)例

2.1 工程概述

以成都市簡陽某城市森林公園景觀大道K12+980～K13+185段填方路堤兩側(cè)設(shè)置填土高為5 m的衡重式路堤擋墻為例。根據(jù)場地巖土工程勘察報(bào)告，場地基底依次下伏1.1～2.1 m厚淤泥質(zhì)素填土、5.2～13 m厚的粉質(zhì)黏土，根據(jù)報(bào)告描述，上述土質(zhì)承載力極低，壓縮變形很大，未經(jīng)處理不得作為擋墻及路堤路基的地基持力層。如不處理路基分層填筑后地基將產(chǎn)生剪切破壞，因此，必須對其進(jìn)行加固處理。根據(jù)場地條件，將場地一般路基范圍命名為A區(qū)，路堤墻范圍命名為B區(qū)，選用干振碎石樁作復(fù)合地基處理，處理后復(fù)合地基承載力特征值可分別達(dá)到150、200 kPa。工程特性指標(biāo)見表1，軟土地基典型斷面見圖1。

表1 地層的工程特性指標(biāo)建議

圖1 軟土路基典型斷面圖

2.2 設(shè)計(jì)方案

根據(jù)上述地勘報(bào)告參數(shù)，淤泥質(zhì)素填土十字板抗剪強(qiáng)度估算為3 kPa，碎石樁無法成樁，考慮予以挖除后碎石樁實(shí)施完成后以砂礫石換填(平均換填厚度1 m)，所以對一般路堤段(A區(qū))和路堤墻段(B區(qū))碎石樁實(shí)施前的原土層承載力特征值按粉質(zhì)黏土層的90 kPa考慮。根據(jù)《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》(JGJ79—2002)2012版條文解釋中：樁間土承載力調(diào)整系數(shù)α與原土承載力fak關(guān)系統(tǒng)計(jì)圖，A區(qū)α值取1.2，B區(qū)取1.4，故處理后樁間土承載力特征值分別應(yīng)達(dá)到：A區(qū)108 kPa，B區(qū)126 kPa 。

1)一般路基范圍(A區(qū))。

按等邊三角形布設(shè)，樁間距為1.2 m。

面積置換率為：

m=d2/de2=0.52/(1.05×1.2)2=0.157=15.7%

估算復(fù)合地基承載力：

fspk=mfpk+(1-m)fsk=0.157×480+(1-0.157)×108=166.4 kPa>150 kPa。

面積置換率m取0.157 ，由于原土層強(qiáng)度偏低，樁土應(yīng)力比n暫取3.5。

估算復(fù)合地基承載力：

fspk=[1+m(n-1)]fsk=(1+0.157×(3.5-1))×108=150.4 kPa>150 kPa

滿足設(shè)計(jì)要求。

2)路堤墻范圍(B區(qū))。

按等邊三角形布設(shè)，樁間距0.9 m。

面積置換率為：

m=d2/de2=0.52/(1.05×0.9)2=0.280=28.0%

估算復(fù)合地基承載力

fspk=mfpk+(1-m)fsk=0.280×480+(1-0.280)×126=225.1 kPa>200 kPa 。

摻水泥后的碎石樁其單樁承載力按1.0 MPa考慮

面積置換率仍為0.280

fspk=mfpk+(1-m)fsk=0.280×1000+(1-0.280)×126=370.7 kPa>200 kPa。

滿足設(shè)計(jì)要求。

經(jīng)過上述計(jì)算得出，一般路基段(A區(qū))復(fù)合地基承載力特征值為150.4 kPa，滿足；路堤墻范圍(B區(qū))按規(guī)范公式對擋墻基底深度修正后得出擋墻基底位置的復(fù)合地基承載力特征值為370.7 Pa，能夠滿足設(shè)計(jì)擋墻200 kPa的地基承載力要求。

3 結(jié) 論

碎石樁處理地基針對高填土地層，是一種效果明顯的處理方法。根據(jù)其自身的置換擠密機(jī)理，用碎石樁加固后的復(fù)合地基變形模量比原地基的有較大增長，抗變形能力有明顯提高。同時，在樁頂設(shè)置砂墊層會直接影響復(fù)合地基的樁和樁間土強(qiáng)度的發(fā)揮，合理的墊層厚度對提高復(fù)合地基承載力和減少沉降變形是非常有利的。

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