浅析深层搅拌桩在软土路基中的工程设计

2017-04-08张伟

城市道桥与防洪 2017年3期

关键词：工后合肥市深层

张伟

（合肥市规划设计研究院，安徽合肥 230041）

浅析深层搅拌桩在软土路基中的工程设计

张伟

（合肥市规划设计研究院，安徽合肥 230041）

根据深层搅拌桩复合地基的特点，简述了复合地基承载力和路基沉降的计算方法。结合合肥市滨河路工程实例介绍了深层搅拌桩设计的一般方法，以工后路基沉降为控制因素在核算复合地基承载力满足路基要求的基础上，选择最优桩长，为今后类似工程提供参考。

深层搅拌桩；软土路基；复合地基；地基沉降量

0 引言

我国地域广大，有各种成因的软土层，其分布范围广，土层厚度大。这类软土特点含水量大，孔隙比大，抗剪强度低，压缩性高，渗透性差，沉降稳定时间长。近年来随着城市发展建设，经常需要在软土地基中修建道路，由于软土地基不良的建筑性能，因此需要进行人工加固，常用加固方法有脱水、压密、加筋、固化等几类。深层搅拌桩是用于加固饱和软黏土地基的一种加固方法，它利用水泥、石灰等材料作为固化剂的主剂，通过特制的深层搅拌机械，在地基深处就地将软土和固化剂（浆液状或粉体状）强制搅拌，利用固化剂与软土产生一系列的物理、化学反应，使软土硬结成有整体性、水稳定性和一定强度的优质地基[1]。

本文以合肥市滨河路为例，对深层搅拌桩在软土路基设计过程中的问题进行归纳，以供类似工程参考与借鉴。

1 项目概况

合肥市滨河路为南淝河北岸沿河道路,本段全长4.2 km，红线宽27 m，是一条典型的城市滨河道路。道路路基大部分位于南淝河河漫滩，淤泥淤积范围较大，最大厚度达12 m。因建设要求，本项目“以路代堤”兼顾一定的防洪功能。

2 水泥搅拌桩设计

因防洪要求，道路设计高程较现状地面需抬高约3.5 m。在软土地基中需抬高现状地面修筑路基，搅拌桩的设计重点是计算复合地基承载力和路基工后沉降量。

2.1 地基承载力计算

搅拌桩单桩承载力计算：

根据水泥搅拌桩按强度、刚度划分属于半刚性桩。单桩竖向承载力应通过现场实验亦可按下式计算取小值：

式中：fcu,k为与水泥搅拌桩桩身加固土配比相同的室内加固土试块的无侧限抗压强度平均值；η为强度折减系数，可取0.35～0.5；qik为桩周土的平均摩擦力，对淤泥可取5～8 kPa，对淤泥质土可取8～12 kPa，对黏性土可取12～15 kPa；p为桩周长度；l为搅拌桩长度；qp为桩端天然地基土的承载力标准值；α为桩端天然地基土的承载力折减系数，可取0.4～0.6。

搅拌桩复合地基承载力：

式中:fsp,k为搅拌桩复合地基承载力标准值；m为搅拌桩面积置换率；fs,k为桩间天然地基土承载力标准值；β为桩间土承载力折减系数，桩端软土取0.5～1.0，桩端硬土取0.1～0.4，不考虑桩间软土作用时取零。

2.2 沉降计算

沉降计算采用分层总和法：式中：e1i为根据第 i层的自重应力平均值（σci+ σc（i-1））/2，从e-p曲线查阅；e2i为根据第i层的自重应力平均值（σci+σc（i-1））/2与附加应力平均值（σzi+σz（i-1））/2之和，从e-p曲线查阅；Hi为第i层土的厚度。

水泥搅拌桩加固区沉降计算：

式中：Sp为加固区加固前的计算沉降；m为置换率；n为桩土应力比，宜用当地或类似试验资料，无资料可取2～5，当桩底土质好，桩间土质差时取高值，否则取低值。

3 工程算例

本项目地貌单元属南淝河河漫滩，根据勘察报告，场地自上而下划分场地土层参数见表1、表2及图1。

表1 地基土层基本性质一

表2 地基土层基本性质二

图1 地基土层e-p曲线

根据路基容许工后变形和管线沉降要求，本项目工后沉降按不大于0.3 m控制。计算过程中，桩直径采用0.6 m，桩间距1.4 m，梅花形布置，桩长待定，路基填土高度3.5 m。α取0.5；β取0.7；η取0.25；fcu,k取2 MPa。桩长取8 m时，计算fsp,k= 120 MPa，可满足路基承载要求。

根据分层沉降总和法计算路基沉降，未加固前施工期末路基分层沉降、工后沉降基准期路末路基分层沉见表3、表4。