碎石桩在软土路基处理中的应用

文章作者 100test 发表时间 2007:02:24 18:01:37
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摘要：我省具有典型的山峦纵横、沟壑遍布的喀什特地形地貌，软土在山间谷地分布较广。 随着高等级公路建设规模不断扩大，路线经常不可避免地穿过软土地段，所以软基处理在高等级公路设计施工中已经是个很重要的议题。

关键词：桩 基础 路基

1 引言
　　由于软土含水量大，压缩性高，因而软土地基强度低，从而导致路堤因不均匀沉降或剩余沉降量过大而破坏。因此要保证路基稳定首先就得进行软基的固接处理。
　　贵新公路K119 170~K119 348段软基具有软土厚度深、面积大的特点。针对这一情况采用了振压沉管碎石桩对其进行固接处理。以下就处理情况作简要介绍。
2 软基的基本概况
　　贵新公路K119 170~K119 348路段，地处山间谷盆。由于地势平坦，排水不畅，地下水发育（左侧有两个涌水泉点），长年淤积而形成大面积的软土。经地质钻孔揭示，该段软基上覆流塑~软塑状淤泥质土层，呈灰黑色，具腥臭味，遍布整个面积，厚1.5~2.5米；其下为淤泥质土层，含碎石，呈软塑~可塑状态，饱水，强度低，厚6.0~14.8米；下伏基岩为二迭系上统吴家坪组薄层硅质灰岩夹粘土岩，其顶部风化强烈。对软土取样四组进行实验其物理力学性质如表所示。
物 理 性 质 力 学 性 质
含水量w（%） 48.9~63.6 固结试验压缩系数a100~200（Mpa-1） 0.990~1.520
密度P（g/cm3） 1.54~1.66 压缩模量Es100~200（Mpa） 1.522~2.243
比重Gs 2.56~2.60 直接剪切试验凝聚力C（Kpa） 6~24
孔隙比e 1.332~1.741 内摩擦角Ф（度） 7.2~13.5
液限WL（%） 65.70~84.6 烧失量（%） 9.43~11.35
塑限WP（%） 34.90~43.90
塑性指数Ip 29.90~43.00 土样类别 有机质高液限粉土 灰黑色粘土，含腐质草根及砾石
天然稠度Wc 0.19~0.56
从表上可以看出该段软土天然含水量高，孔隙比大，压缩性高，抗剪强度低。
3 软基处理措施及计算依据
3.1 处理方案
　　贵新公路K119 170~K119 348段,最高填方9.46米，最低填方3.66米，填方面积8302平方米。因软基深度较大（7~17米），地势平坦，面积较大，不易采用换土填石或抛石挤淤处理。经过会审论证，决定采用振压沉管碎石桩对其进行固结处理。碎石桩采用正方形排列，全平面同一桩径、桩间距。根据部颁《规范》及以往施工经验，选择桩间距为1.2米，桩直径根据振冲器外径定为32.5米，碎石桩要求穿过风化岩层。碎石桩施工结束后，在地基上铺设20厘米厚的碎石垫层，以加强路基排水。
3.2计算依据
　　路堤填料为粘土，其主要计算参数取值：γ土=18kN/m3 ，C土=25Kpa ，Ψ土=15。 ；软基主要计算参数取值：γ软=16kN/m3 ，C软=15Kpa ，Ψ软=7。 ，固结系数 Cv=1.5x10-7m2/s 。
　　根据填方高度、填土容重、附加应力、软土深度和压缩系数，通过计算可得加固前路基沉降量S前=82cm。
加固后路基总沉降减少量S减=[1/1 （n-1）η]×S前
式中 n______桩土应力比，对于粘性土n=2~4,取n=2
η_____ 面积置换率
η=d2/de2
d____桩直径
de____等效圆直径，由于桩孔为正方形布置所以de=1.13倍桩间距
η=0.325/(1.13×1.2)2
=0.05744
S减= [1/1 （2-1）0.05744
= 78cm
通过计算可知，地基采用碎石桩处理后，总沉降量减少78cm，剩余沉降4cm，满足沉降量控制要求。
单桩承载力[б]桩=20×C软/K
C软 ____凝聚力，C软=15KPa
K____安全系数，K=1.25
[б]桩=20×15/1.25
=240Kpa
复合地基承载力[б]复= β[б]土×[1 η(n/β)- η]
η_____ 面积置换率, η=0.0574
[б]土 _____桩间天然地基土的承载力
n= [б]桩/ [б]土，称为桩土应力比,据有关资料,其值在2-12 之
间变化，本文取值为2
[б]土=[б]桩/2=240/2=120Kpa
β____桩间土承载力折减系数，取值1.0，因为桩土应力比已经考
虑了这一因素。
[б]复=1×120×[1 0.0574(2/1)- 0.0574]
=126.9KPa
通过以上计算证明，加固后的地基承载力得以较大提高，沉降量控制在可靠的范围内，
并且承载力的计算结果为后期的承载试验提拱了可靠的数字依据。