長短樁在道路工程軟基處理中的應用體會

陸超 袁枝 翟文彬

【摘要】近年來，道路工程軟基處理技術的發展極其迅速，以此來適應道路工程的建設需要，而常用的軟基處理技術包括長短樁、雙向水泥攪拌樁、塑料套管混凝土樁等。本文筆者結合實踐經驗，淺析道路工程軟基處理過程對長短樁的應用。

【關鍵字】道路工程 長短樁復合地基 軟基處理

一、引言

據調查數據顯示，我國地質情況相當復雜，且軟土分布面積較廣泛，因此給我國道路工程建設造成極大阻礙。可見，道路工程建設過程，必須加強對軟基變性規律的研究，同時采取針對性的處理辦法。長短樁復合地基作為道路工程軟基處理過程的常用手段，對保證道路工程施工質量及施工安全意義重大。與此同時，長短樁復合地基的應用也能實現道路工程施工成本的降低。由此可見，對長短樁復合地基應用方面的研究具有現實意義。本文筆者結合實踐經驗，淺析道路工程軟基處理過程對長短樁復合地基的應用，以改善我國道路工程的整體施工現狀。

二、長短樁復合地基的設計

長短樁復合地基的設計是指長/短樁樁型的選擇、長樁樁長/徑/距及短樁樁長/徑/距的確定及墊層的設計。研究表明，長/短樁復合地基的效用呈相互制約的關系，所以長短樁復合地基的設計應盡量采取優化設計思路的方法，由此實現最終設計方案的合理性。長短樁復合地基的設計步驟為：選擇長/短樁樁型→確定長/短樁樁長→確定長/短樁樁數→墊層設計。長/短樁樁型的選擇過程，長樁盡量選用鋼筋混凝土樁、低強度混凝土樁或預應力管樁，而短樁盡量選用散體材料樁或柔性樁，但具體選用何種樁型應視地質條件或土層性質而定。長/短樁樁長應視土層的分布情況而定，即短樁必須穿過淺層最軟弱的土層，而長樁樁長的確定必須綜合考慮到軟弱土層的厚度及土層的沉降量。長/短樁樁數的確定步驟為：假定出短樁的數量→計算出短樁復合地基的承載力→計算出長樁的置換率→確定長樁的具體布置→驗算長短樁復合地基的沉降量。同理，長樁的數量亦可根據上述步驟確定。墊層的設計要求應該視長樁樁端及地基的土層性質而定。

三、案例分析

某高速公路全長153.752km。該工程整體路基寬25.5m，分幅路基寬13.25m，行車速度設計為80km/h。該工程路面鋪設瀝青混凝土，橋涵荷載設計為公路-1級。據調查資料顯示，該工程穿越地帶屬侵蝕-溶蝕型中低山地貌，且分布著凝凍、伏旱、倒春寒等災害天氣。除此以外，該工程穿越地帶分布著軟土層，巖土工程特征詳見表1。該工程施工場區的地下水屬第四系松散巖類孔隙水及碳酸鹽巖巖溶裂隙水。結合該工程的基本概況，下文就長短樁復合地基的設計進行討論。

（一）設計參數的確定

據調查資料顯示，該道路工程的地基屬軟弱土地基，即上層分布著較厚且承載力較低（140kPa）的軟弱土。考慮到該工程設計承載力為300kPa，因此施工方決定選用短樁來改善樁間土的上部分，由此來控制樁間土的承載能力及剛性樁的應力集中程度，然后再與長樁共同形成長短樁復合地基，并最終實現地基承載能力的提高。結合該工程的施工要求，長短樁復合地基的參數設計為：樁的布局按長/短樁相間排列進行布置。該工程實行振動沉管灌注成樁，如此對消散孔隙水、增強土層的擠密強度非常有利，而長樁采用樁徑為400mm的CFG樁、短樁采用樁徑為400mm的碎石樁。樁長選擇的依據為土層的分布情況及地質情況，同時結合表1所示信息，施工方決定短樁的持力層達到粘土-2層（有效樁長6m），長樁的持力層達到安山玢巖層，且樁端插進中風化安山玢巖層約0.5m（有效樁長15m～20m）。褥墊層厚200mm，而樁徑取5d。

（二）承載力及沉降計算

結合該道路工程的地質概況，本小節采用長樁協力的計算模式來計算該道路工程的承載力及沉降量。

1.承載力計算

短樁復合地基的承載力估算公式為： ，（ 為地基承載力的標準值（kPa）； 為短樁分擔的總面積（m2）； 為短樁截面的總面積（m2）； 為樁間土強度的提高系數； 為樁間土強度的發揮系數； 為短樁承載力的標準值（kN））。該工程地基承載力的標準值取140kPa，短樁分擔的總面積及截面的總面積分別取10.24m2/0.0628m2，短樁承載力的標準值取621.72kN，樁間土強度的提高系數及發揮系數分別取1.0/0.95。由此可計算出短樁復合地基的承載力為185.55kPa。

長短樁復合地基的承載力估算公式為： ，（ 為長樁分擔的總面積（m2）； 為長樁截面的總面積（m2）； 為短樁承載力的標準值（kN）； 為短樁復合地基的承載力（kPa））。該工程短樁復合地基的承載力取185.55kPa，長樁分擔的總面積及長樁截面的總面積分別取10.24m2/0.5024m2。由此可計算出長短樁復合地基的承載力為274.67kPa。

按照我國《建筑地基處理技術規范》進行修成以后，該道路工程長短樁復合地基承載力的標準值為334.67kPa。

2.沉降計算

該道路工程的長樁采用CFG樁。考慮到CFG樁具有較大的變形模量，且荷載作用過程，復合地基允許長樁刺入變形的存在，因此長短樁樁模量的影響程度較低。該工程的長短樁樁模量取0.15。該道路工程長短樁復合地基的最終沉降計算結果詳見表2。

如表2所示，長短樁復合地基復合模量的計算結果為：長樁的面積置換率為4.9%，長樁的變形模量為2.0*104MPa，粘土-2的變形模量為148.47MPa， 粉質粘土夾碎石的變形模量為148.7MPa，粉質粘土的變形模量為148.72MPa，圓礫的變形模量為148.91MPa。該道路工程長短樁復合地基的最終沉降值為81.3mm。此數據<15cm，因此該道路工程長短樁復合地基參數滿足設計要求。

四、結束語

結合上述可知，道路工程軟基施工過程采用長短樁復合地基進行處理，能夠保證道路工程的施工質量及施工安全，同時長短樁復合地基的承載力及沉降變形采用長樁協力的計算模式進行計算。計算結果表明，長短樁復合地基的承載力及沉降變形量完全滿足道路工程的設計要求，因此本文對長短樁復合地基應用方面的研究具有現實意義。

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