京津高速公路软土区高路堤复合地基处理实例

徐青 肖田 靳灿章

(天津市市政工程设计研究院道桥分院，天津 300051)

京津高速公路天津段路线长101 km，大部分位于软土区，需要进行地基特殊处理的路基段长47 km，约占总长度的一半。为减少路基工后沉降，降低工程造价，该项目考虑利用刚、柔性地基桩的各自优、缺点处理桥头高填土路基，本文对设计处理方案及工程效果进行分析总结，供类似工程项目参考和借鉴。

1 工程概况

本工程选取有代表性的K45+377桥头路基作为试验段，该路基填土高度7.3 m～9 m，属于软土地区高填土路基。

1.1 地质简况

1.2 设计方案

为保证路基边坡稳定，经计算确定路基两侧设置宽度为6 m的反压护道，基底施打现浇混凝土薄壁管桩(PCC桩)+水泥搅拌桩，现浇混凝土薄壁管桩(PCC桩)分三级过渡进行处理，分级处理长度为20 m，15 m，15 m，共50 m，PCC桩单桩长分别为第一级16 m、第二级14 m、第三级12 m，正三角形布桩，桩距为3.0 m，桩径1 m，壁厚0.12 m;于PCC桩所构成的正三角形中间补打一根水泥搅拌桩，单桩长均为10 m，桩径0.5 m;并采取了反压护道区域内PCC桩统一采用第三级桩长的设计思路，以节约工程投资。为减轻路基自重，处理范围内路堤填料采用10%石灰土(见图1)。

图1 路基处理示意图（单位：m）

2 计算原理

2.1 填土路堤对地基承载力要求

路堤路基宽度 B=34.5 m，边坡 1∶1.5，填土容重 γ =18 kN/m3。路面高程10.7 m，周围地坪高程3.0 m左右，鱼塘底面高程1.5 m，填土高度以h=8.0 m计。路堤填土产生的荷载为梯形分布，其最大强度:p=gh=18×8=144 kPa。故该处实际所需复合地基承载力要求不小于144 kPa。

2.2 PCC桩+水泥搅拌桩复合地基承载力的计算

1)PCC桩的地基承载力特征值:根据现场试验PCC单桩竖向承载力特征值Ra=400 kN。依据《岩土工程勘察报告》，桩间土天然土层地基容许承载力为120 kPa。51.465 kPa。其中，fspk为复合地基承载力特征值，kPa;m为桩土面积置换率，m=d2/，d为桩身直径，m，de为单根桩分担的处理地基面积的等效圆直径，m，正三角形平面布桩时:de=1.05 s，s为桩间距;Ra为单桩竖向承载力特征值，kN;Ap为单桩的横截面面积，m2;b为桩间土承载力折减系数，无经验时取0.75～0.95，天然地基承载力较高时取大值，本次设计取值0.9;fsk为处理后桩间土承载力特征值，kPa，无经验时可取天然地基承载力特征值。2)水泥搅拌桩的地基承载力特征值:水泥搅拌桩单桩竖向承载力特征值取桩间土的地基承载力特征值:依据《岩土工程勘察报告》桩间土天然土层地基容许承载力值为120 kPa复合地基承载力特征值:fspk=fspk(PCC桩)+fspk(水泥桩)+fspk(桩间土)=51.465+24.235+91.692=167.392 kPa ＞144 kPa，承载力满足设计要求。

图2 K45+377路基沉降曲线

3 沉降观测及补强效果

在路基填筑过程中对路基进行不间断监测，路堤始终处于稳定状态，未出现开裂现象，证明该处理方案是合理的。并在路堤预压期间进行沉降观测，观测结果见表1。

从图2可以看出，沉降速率减缓并趋于稳定。运营后经过约两年的监测，该路基沉降控制在10 cm以内，路基始终处于稳定状态。由此表明，该地基处理方案取得了较好的效果。

表1 K45+377路基累计沉降观测表(2007年) mm

4 结语

通过以上工程实践表明，采用刚、柔性桩相结合处理软土地区高填土路基，以提高地基承载力并减小路基工后沉降，是可行的。刚性桩在软土地基处理中效果良好，但其造价偏高，若仅采用刚性桩对工程造价影响较大，可考虑将刚性桩桩距适当加大，并在刚性桩桩间补打柔性桩(如:加固土桩)，同样能达到提高复合地基承载力、减小工后沉降的目的，同时减少工程投资。此外，根据路堤填土高度可将路堤填料调整为石灰土等轻质填料，以减小地基的附加荷载，确保路堤整体稳定性。此外，该路段若为降低路堤高度而延长桥梁的方案，桥梁增加约6 000 m2(主桥长150 m)，由此可见，路堤代桥显著地降低了成本，具有良好的经济优势。

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