京津高速公路軟土區高路堤復合地基處理實例

徐青 肖田 靳燦章

(天津市市政工程設計研究院道橋分院，天津 300051)

京津高速公路天津段路線長101 km，大部分位于軟土區，需要進行地基特殊處理的路基段長47 km，約占總長度的一半。為減少路基工后沉降，降低工程造價，該項目考慮利用剛、柔性地基樁的各自優、缺點處理橋頭高填土路基，本文對設計處理方案及工程效果進行分析總結，供類似工程項目參考和借鑒。

1 工程概況

本工程選取有代表性的K45+377橋頭路基作為試驗段，該路基填土高度7.3 m～9 m，屬于軟土地區高填土路基。

1.1 地質簡況

1.2 設計方案

為保證路基邊坡穩定，經計算確定路基兩側設置寬度為6 m的反壓護道，基底施打現澆混凝土薄壁管樁(PCC樁)+水泥攪拌樁，現澆混凝土薄壁管樁(PCC樁)分三級過渡進行處理，分級處理長度為20 m，15 m，15 m，共50 m，PCC樁單樁長分別為第一級16 m、第二級14 m、第三級12 m，正三角形布樁，樁距為3.0 m，樁徑1 m，壁厚0.12 m;于PCC樁所構成的正三角形中間補打一根水泥攪拌樁，單樁長均為10 m，樁徑0.5 m;并采取了反壓護道區域內PCC樁統一采用第三級樁長的設計思路，以節約工程投資。為減輕路基自重，處理范圍內路堤填料采用10%石灰土(見圖1)。

圖1 路基處理示意圖（單位：m）

2 計算原理

2.1 填土路堤對地基承載力要求

路堤路基寬度 B=34.5 m，邊坡 1∶1.5，填土容重 γ =18 kN/m3。路面高程10.7 m，周圍地坪高程3.0 m左右，魚塘底面高程1.5 m，填土高度以h=8.0 m計。路堤填土產生的荷載為梯形分布，其最大強度:p=gh=18×8=144 kPa。故該處實際所需復合地基承載力要求不小于144 kPa。

2.2 PCC樁+水泥攪拌樁復合地基承載力的計算

1)PCC樁的地基承載力特征值:根據現場試驗PCC單樁豎向承載力特征值Ra=400 kN。依據《巖土工程勘察報告》，樁間土天然土層地基容許承載力為120 kPa。51.465 kPa。其中，fspk為復合地基承載力特征值，kPa;m為樁土面積置換率，m=d2/，d為樁身直徑，m，de為單根樁分擔的處理地基面積的等效圓直徑，m，正三角形平面布樁時:de=1.05 s，s為樁間距;Ra為單樁豎向承載力特征值，kN;Ap為單樁的橫截面面積，m2;b為樁間土承載力折減系數，無經驗時取0.75～0.95，天然地基承載力較高時取大值，本次設計取值0.9;fsk為處理后樁間土承載力特征值，kPa，無經驗時可取天然地基承載力特征值。2)水泥攪拌樁的地基承載力特征值:水泥攪拌樁單樁豎向承載力特征值取樁間土的地基承載力特征值:依據《巖土工程勘察報告》樁間土天然土層地基容許承載力值為120 kPa復合地基承載力特征值:fspk=fspk(PCC樁)+fspk(水泥樁)+fspk(樁間土)=51.465+24.235+91.692=167.392 kPa ＞144 kPa，承載力滿足設計要求。

圖2 K45+377路基沉降曲線

3 沉降觀測及補強效果

在路基填筑過程中對路基進行不間斷監測，路堤始終處于穩定狀態，未出現開裂現象，證明該處理方案是合理的。并在路堤預壓期間進行沉降觀測，觀測結果見表1。

從圖2可以看出，沉降速率減緩并趨于穩定。運營后經過約兩年的監測，該路基沉降控制在10 cm以內，路基始終處于穩定狀態。由此表明，該地基處理方案取得了較好的效果。

表1 K45+377路基累計沉降觀測表(2007年) mm

4 結語

通過以上工程實踐表明，采用剛、柔性樁相結合處理軟土地區高填土路基，以提高地基承載力并減小路基工后沉降，是可行的。剛性樁在軟土地基處理中效果良好，但其造價偏高，若僅采用剛性樁對工程造價影響較大，可考慮將剛性樁樁距適當加大，并在剛性樁樁間補打柔性樁(如:加固土樁)，同樣能達到提高復合地基承載力、減小工后沉降的目的，同時減少工程投資。此外，根據路堤填土高度可將路堤填料調整為石灰土等輕質填料，以減小地基的附加荷載，確保路堤整體穩定性。此外，該路段若為降低路堤高度而延長橋梁的方案，橋梁增加約6 000 m2(主橋長150 m)，由此可見，路堤代橋顯著地降低了成本，具有良好的經濟優勢。

［1］洪毓康.土質學與土力學［M］.第2版.北京:人民交通出版社，2005.

［2］蘇JG/T 017-2004，現澆混凝土薄壁管樁技術規程［S］.

［3］JGJ 79-2002，建筑地基處理技術規范［S］.

［4］JGJ 94-94，建筑基樁技術規范［S］.

［5］JGJ 106-2003，建筑基樁檢測技術規范［S］.

［6］JTG D30-2004，公路路基設計規范［S］.

［7］JTJ 017-96，公路軟土地基路堤設計與施工技術規范［S］.

［8］JTJ 024-85，公路橋涵地基與基礎設計規范［S］.