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京津高速公路软土区高路堤复合地基处理实例

2014-11-09徐青肖田靳灿章

山西建筑 2014年22期
关键词:桩间单桩路堤

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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