CM長短樁處理山區(qū)高速公路深層軟基應(yīng)用研究

陳華興

(貴州省交通規(guī)劃勘察設(shè)計研究院股份有限公司)

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CM長短樁處理山區(qū)高速公路深層軟基應(yīng)用研究

陳華興

(貴州省交通規(guī)劃勘察設(shè)計研究院股份有限公司)

應(yīng)用CM長短樁復合地基的工作原理和設(shè)計理論，以畢節(jié)至都格高速公路大海子段(K170+400～K171+450)深層軟基處理工程為依托，研究山區(qū)高速公路深層軟基長短樁處治技術(shù)的應(yīng)用。

長短樁；復合地基處理；深層軟基

1 研究意義

對于淺層軟土(H≤3 m)而言，處治方法簡單，采用常規(guī)換填處理即可；對于較深軟土(3 m10 m)，受工程投資、地質(zhì)條件的制約，處治方法很難把握，該類軟基工后沉降對路基路面的危害極大，目前沒有一套成熟的地基處治技術(shù)，很多路段已經(jīng)出現(xiàn)不同程度的病害。

對深層軟土地基的應(yīng)力傳播和工后沉降變化規(guī)律進行研究，對深層軟土路基工后沉降計算分析的基本理論和方法，特別是使用嚴格控制工后沉降要求下深層軟土路基處理的CM長短樁治理方法的加固機理、施工工藝、設(shè)計方法、加固效果等進行系統(tǒng)研究，對促進貴州山區(qū)深層軟土路基處理技術(shù)的發(fā)展具有重要意義。

2 項目概述

本項目依托擬建中的畢節(jié)至都格高速公路是《國家高速公路網(wǎng)規(guī)劃》(7918網(wǎng))中第12橫杭州至瑞麗高速公路在貴州境的重要組成部分。其中大海子段(K170+400～K171+450)軟土路基全長1 050 m，據(jù)鉆探結(jié)果顯示，路段內(nèi)軟基最厚達15 m。雨季豐富的地表水和地表徑流對地下水進行不間斷補給的同時又因路段區(qū)地勢低洼、地下水排泄不暢，從而導致下伏土體長期處于飽水狀態(tài)呈軟塑狀，形成軟土地基，強度極低，場區(qū)路基基礎(chǔ)穩(wěn)定性差，軟土深度不均一般為3～12 m，最大深度達15 m，處理規(guī)模達20 000 m2，為貴州山區(qū)典型軟土路段。

在現(xiàn)場采集該路段淤泥質(zhì)軟土土樣，在室內(nèi)試驗土樣的物理力學性質(zhì)指標，土樣為殘坡積層(Qel+dl)淤泥質(zhì)軟土：褐黑～黑色，軟塑狀，厚2.0～15 m。主要分布于大海子段谷部。土樣物理力學性質(zhì)試驗結(jié)果見表1。

結(jié)合圖表可以看出：該段路基土質(zhì)較差，含水率較高，強度較低，是典型的深層軟土路基。

3 作用原理

現(xiàn)有的復合地基理論中，大都以剛性基礎(chǔ)為前提，沒有考慮基礎(chǔ)剛度的影響，即復合地基的研究對象多為剛性荷載。路堤、堤壩等構(gòu)筑物下的復合地基將其定義為柔性基礎(chǔ)下的復合地基，這類復合地基在受力后的變形和強度性狀與剛性基礎(chǔ)下復合地基相比有較大的差異，與剛性基礎(chǔ)下的復合地基相比，其理論不甚完善，現(xiàn)場試驗研究也相對較少。

CM長短樁復合地基技術(shù)是近幾年才發(fā)展起來的一種新型地基處理方式，多用于民用建筑，相對在高等級公路中的應(yīng)用較少。

表1 土樣物理力學性質(zhì)試驗結(jié)果統(tǒng)計表

以往采用短樁處理軟土路基時，當短樁持力層下仍有軟弱下臥層時，雖然承載力滿足要求，但實際結(jié)果并不理想，甚至仍會造成較大的工后沉降。這是由于在承受較大荷載時，軟弱下臥層被擠壓沉降造成的。加大樁長穿過軟弱下臥層的做法雖然可以解決這一問題，但卻增加了建設(shè)成本，同時也浪費了淺層持力層的承載作用。

CM長短樁復合地基很好地解決了這一系列問題：長樁可以穿過軟弱下臥層，達到控制沉降的目的，而短樁則可以利用淺層持力層的承載力，同時又大大的節(jié)約了建設(shè)成本。

圖1 CM長短樁復合地基處理方案圖

圖1示意了CM長短樁復合地基的作用機理。在長短樁復合地基中，長樁與短樁間隔設(shè)置，通過長樁不僅能夠提高地基承載力，更重要的是可將荷載通過樁身向地基深處傳遞，減少壓縮層變形；而設(shè)置短樁的目的主要有以下兩方面：可提高基底軟弱土層的承載力，消除軟弱土層引起的不均勻沉降。

因此該類符合地基對長樁樁體強度要求較高，多采用剛性樁(如CFG樁、鋼筋砼樁、鋼樁、預(yù)應(yīng)力管樁等)，短樁可采用柔性樁(如水泥土攪拌樁、碎石樁)與長樁間隔設(shè)置形成長短樁復合地基；當基底以下存在上下兩層較為理想的樁端持力層時，采用長樁和短樁相結(jié)合的方案，將長樁、短樁樁端分別落在上、下兩層樁端持力層上，充分發(fā)揮上、下兩層樁端持力層的特性，利用短樁提高復合地基的承載力，通過長樁減小變形。以此達到設(shè)計要求，既節(jié)省工作量，又提高了經(jīng)濟效益。

對山區(qū)軟土而言，由于其分布的不均勻性，尤其是場地的變化、軟土厚度的不同造成路堤填方易產(chǎn)生失穩(wěn)，長短樁中的長樁一般為剛性或半剛性材料，有一定的抗剪擠密作用，短樁一般為粒料樁，具有排水擠密的作用機理。長樁深入較厚土層，可將路基填方荷載傳至深層，提高地基的承載力，兩種樁型的交叉使用可達到提高地基強度、增強路基穩(wěn)定性、減少沉降的綜合處治效果。

4 工程應(yīng)用

為了了解路堤下CM長短樁復合地基處理深厚軟土地基工程的作用機理，研究長短樁復合地基沉降計算方法，并為其優(yōu)化設(shè)計提供依據(jù)，將畢都高速K170+400～K171+450軟土路基處理作為貴州山區(qū)公路深層軟土路基處理方法研究依托工程。

基于以上分析，大海子路段深層軟基采用碎石樁+CM長短樁+土工格柵墊層法，處理費用比常規(guī)剛性樁方案節(jié)省約1 500萬元。

5 結(jié) 語

通過工程實踐，分析CM長短樁復合地基與傳統(tǒng)設(shè)計相比，在處理山區(qū)深層軟基問題時具有明顯優(yōu)勢，為今后山區(qū)深層軟基問題處治技術(shù)的進一步發(fā)展提供了參考。

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2015-01-26

陳華興(1978-)，男，高級工程師。

U416.1

C

1008-3383(2015)09-0019-01