刚性桩复合地基在高速公路软基处理中的应用(余闯.ppt

Southeast University 刚性桩复合地基在高速公路软基处 理中的应用 余余 闯闯 博士博士 刘松玉刘松玉 教授教授 东南大学岩土工程研究所 第七届全国桩基工程学术会议第七届全国桩基工程学术会议 ( (浙江宁波浙江宁波) ) *1 主要内容 q引言 q刚性桩复合地基在软土路基处理 现状及基本形式 q刚性桩复合地基在路基处理中的 关键问题 q工程实例研究 q结论 Date2 引言 q软土路基上桥头段沉降较大，形成桥面 和路面的高差，产生“桥头跳车”现象 。采用水泥搅拌桩等方法处理桥头段软 土路基，对于深厚软土路基，其加固深 度受到限制。 q高速公路的改扩建，控制新老路基的差 异沉降，以及工期紧迫等要求也促使了 刚性桩复合地基的应用。 Date3 引言 q刚性桩复合地基具有施工质量易控制、施 工速度快、工后沉降及不均匀沉降小、地 基处理深度大、复合地基承载力大、造价 比较适中等突出优点，在高速公路软基处 理中得到广泛的重视，并有初步的应用， 但是缺乏系统的理论分析。 Date4 主要内容 q引言 q刚性桩复合地基在软土路基处理 的现状及基本形式 q刚性桩复合地基在路基处理中的 关键问题 q工程实例研究 q结论 Date5 应用现状 q刚性桩复合地基（也可称之为复合桩基） 在工民建中应用时，通常采用桩筏（板） 的形式，通过筏（板）将上部荷载充分传 递到桩上面，如果直接将这种形式应用到 路堤上，则造价过于昂贵。 Date6 应用形式之一 q刚性桩复合地基应用到高速公路中通常会 采用两种形式：一种是在桩顶（通常是预 应力管桩、钻孔桩等刚度较大的桩）在上 部填土和桩头之间可以设置一层或多层加 筋材料以将更多的荷载传递到桩上。 管桩大面积的应 用是本届年会的 特点之一！ Date7 国外应用的现状 q这种形式在德国、瑞典、挪威、美国、日 本、东南亚地区有着广泛的应用。 q其中英国有专门的设计规范（BS8006） q德国也有设计规范（EBGEO2002) Date8 国内的应用现状 q沪宁高速公路扩建、杭甬高速公路拓宽工 程的一期工程，上海F1赛车场软土路基也 都采用了预应力管桩加土工织物的处理形 式。 q东南大学岩土所在连盐高速公路中就PTC 预应力管桩复合地基在深厚海相软土中的 应用进行了研究。 Date9 应用基本形式二 q另一种形式就是采用CFG桩（或低强度素 混凝土桩），通过合理的设置垫层的材料 、厚度以及调整桩间距，将更多的荷载传 递到桩体中去。 Date10 国内应用现状 qCFG桩复合地基最先在新台高速公路软基 处理上进行系统试验和研究，取得了许多 有益的成果。接着国内多条高速公路，如 京珠(北京-珠海)高速公路粤境南(汤塘-太 和)第26标段、淮安-盐城高速公路淮安四 合同段、北京至承德高速公路(一期)第六 合同段 q连盐高速公路中采用了这种复合地基处理 形式。 Date11 主要内容 q引言 q刚性桩复合地基在软土路基处理 现状及基本形式 q刚性桩复合地基在路基处理中的 关键问题 q工程实例研究 q结论 Date12 关键问题 q刚性桩复合地基应用到路基处理当中，其 沉降及不均匀沉降小、地基处理深度大、 复合地基承载力大、造价比较适中等突出 优点的非常显著的，关键是如何控制造价 ，以便于其推广应用。 q其中控制造价的关键因素就是桩间距，如 何合理的确定桩间距就成为了刚性桩复合 地基在高速公路软土路基处理中的首要问 题。这也就涉及到两个基本问题，一个是 荷载传递机理的分析；二就是沉降及工后 沉降的计算和预测问题。 Date13 荷载传递机理 q刚性桩复合地基应用到路基处理当中，通 常间距较大，而且带有桩帽（可称为桩承 式路堤），其受力较为复杂，桩间土上部 的路堤土体和桩帽顶部土体的差异沉降会 使桩顶水平面上一定范围内路堤填料产生 应力重分布。 Date14 土拱理论 q土拱效应形成后，路堤荷载向桩顶转移的 大小与路堤填料的性质、填料的高度、桩 间距和桩帽的大小有关。工程中关心的是 桩间距和桩帽大小的选择问题。桩间距过 大，桩帽过小，土拱效应不足，桩间土承 受荷载太大，桩顶和桩间土差异沉降超出 允许范围，路堤顶面产生“蘑菇”状突起 ；反之，则达不到桩承式路堤应有的经济 效果。 Date15 土拱理论研究现状 q太沙基最早研究了平面土拱效应。在 Liang和Zeng以及Chen和Martin等人工作 的基础上， Low曾经用模型试验研究了 砂填料在桩梁(桩顶用梁连接)上部的平面 土拱效应。Hewlett通过模型试验，分析 了砂填料在正方形布置下，路堤中的空间 土拱效应。 Date16 研究现状 q陈云敏、贾宁等从单桩有效处理范围内路 堤受力平衡出发，改进了Hewlett的空间土 拱极限分析方法，研究了桩帽大小、桩间 距和填料内摩擦角对桩体荷载分担比的影 响，并与Hewlett的极限分析方法结果作了 对比，绘制了桩体荷载等值线图。 Date17 主要内容 q引言 q刚性桩复合地基在软土路基处理 现状及基本形式 q刚性桩复合地基在路基处理中的 关键问题 q工程实例研究 q结论 Date18 工程实例研究 qPTC预应力管桩试验段位于连盐高速公路 灌云四-2标新沂河特大桥北桥头（ K32+759.6K32+933.55）。 Date19 地质情况 Date20 刚性桩复合地基设计参数 q设计采用的PTC管桩直径为400mm，壁厚 70mm，桩长24m，由两节12m长的组成， 桩距为2.0m、2.5m、3.0m，混凝土强度等 级C60，分上、下两节施工，采用端板焊 接接头，桩底开口未设桩靴，采用的施工 方法为锤击法。 Date21 桩帽下土压力的变化曲线 Date22 沉降观测曲线 Date23 侧斜 Date24 主要内容 q引言 q刚性桩复合地基在软土路基处理 现状及基本形式 q刚性桩复合地基在路基处理中的 关键问题 q工程实例研究 q结论 Date25 结论 q刚性桩复合地基近几年在我国高速公路软 基处理中就有了初步的应用，但是目前没 有统一的设计规范，大多根据经验来设计 ，造成了许多不必要的浪费。 Date26 结论 q本文分析了刚性桩在高速公路软土路基处 理中的应用问题，并指出了其中的主要问 题，最后给