公路路堤下水泥搅拌桩桩土应力比的研究

杨华

（浏阳经开区投资发展有限公司 湖南长沙 410007）

1 前言

桩土应力比，即桩顶平均应力与桩间土平均应力之比，它是反映桩体与桩间土协同工作的重要参数。复合地基的受力过程，就是桩与土相互作用、总荷载在桩与土之间分配的过程。因此它是计算复合地基承载力的一个重要指标，在复合地基设计中尤为重要。路堤刚度较小属于柔性基础，柔性基础下水泥搅拌桩的桩土应力比特性与刚性基础不同[1～2]，加强路堤下桩土应力比的研究很有必要。

2 工程概况

申嘉湖高速公路嘉兴段全长约60km，包括16座大桥，3座高架桥，9座互通式立交。该路段位于杭嘉湖平原区，主要为第四纪全新世沉积物，软基路段长达20.8km，主要为淤泥质粘土和淤泥质亚粘土组成，最大软土厚度达20多米。

为减小路堤与桥梁结构物不均匀沉降，防止“桥头跳车”，在桥梁两侧30m范围内的软弱土路段内，采用水泥搅拌桩处理，等边三角形布桩，桩径为0.5m，桩间距为1.2m，桩长为10～14m不等。为了调节桩土应力比以及防止桩间与基底脱开，在桩顶设置厚50cm砂垫层。

3 现场试验及结果分析

选用K35+880断面1、K50+880断面2进行现场试验，路基最大填土高度约6m，填土容重19kN/m3。在桩间土埋设土中土压力盒，在桩顶承台上下两面埋设界面土压力盒。

3.1 桩土应力比n随填土的变化

从图1中可以看出，在填筑初期荷载较小（填土高度小于1m），桩间土承担了大部分填土荷载，桩土应力比接近1；随着填土荷载的增加（填土高度1～4.5m），桩顶应力逐渐增大，而桩间土应力增加幅度小于桩顶，桩体承担了主要荷载，此时桩土应力比增长较快超过4；当填土荷载进一步增加（填土高度超过4.5m）后，桩顶应力继续增加，桩间土应力也随着增大，桩土应力比增加幅度较小并趋向稳定。断面2变化曲线反映的规律也基本一致。

图1 断面1、断面2桩-桩间土应力随填土荷载变化曲线

3.2 桩土应力比随时间的变化规律

图2为在各级填土荷载下实测的桩土应力比随时间的变化曲线，时间零点统一取各级荷载的停止加载点。可知，桩土应力比随时间增加的变化幅度很小，因此设计时可以忽略固结时间对桩土应力比的影响。

3.3 路堤下搅拌桩桩土应力比n取值的探讨

填土荷载较小约1m高时，n值接近1，此时桩没有发挥其作用，故设计时不能取1。当填土达到一定的高度时，n值变化较小并趋于稳定，最终不超过5。笔者认为在填土高度不超过6m时，桩土应力比取2～5比较合适。

图2 桩土应力比随时间变化曲线

4 结论

路堤下搅拌桩的桩土应力比n随荷载的变化与刚性基础不同。填土初期n值接近1，随填土高度增加而增大，当填土到一定高度时，n值趋于稳定，而刚性基础下n呈向上凸曲线的特征[1～2]；桩土应力比随固结时间的变化幅度很小，设计时可以不考虑时间对n的影响；路堤下桩土应力比要比刚性基础小得多，本文n值为2～5，而刚性基础下桩土应力比为5～20[1]。路堤下搅拌桩的桩土应力比取2～5比较合适。