高陵高速公路涵洞設計中CFG樁的應用

王戰兵

(山西省交通規劃勘察設計院)

1 工程概況

高平至陵川高速公路第二合同段中K18 +305 鋼筋混凝土拱涵主要為排大型沖溝水而設，兼瑞馬村村民上地通行之用。涵址位于黃土丘陵區，涵址處表層覆蓋Q3 粉質粘土，未見基巖出露，地質條件較差。本涵填土高約25 m，屬于高填土涵洞。

2 涵洞地基處理方案

高平至陵川高速公路第二合同段中K18 +305 鋼筋混凝土拱涵填土高約25 m，屬于高填土涵洞，要求地基承載力達到480 kPa。原狀土0～3 m 承載力基本容許值為170 kPa，側摩阻力標準值為50 kPa，3～11 m 承載力基本容許值為180 kPa，側摩阻力標準值為49 kPa。由于原地基不能滿足拱涵的地基承載力要求，故需要進行地基處理來提高承載力，以保證結構物的安全性、耐久性。

本涵采用CFG 樁進行地基處理提高承載力來滿足結構物要求的地基承載力。

3 CFG 樁復合地基的設計思想

CFG 樁復合地基由樁、樁間土和褥墊層三部分組成。樁與基礎不是直接相連，而是通過褥墊層(如砂、碎石等)和基礎相聯系。褥墊層將上部基礎傳來的基底壓力通過適當的變形以一定的比例分配給樁及樁間土，使兩者共同受力。同時土體受到樁的擠密而提高承載能力。無論樁端落在一般土層還是堅硬土層，均可保證樁間土始終參與工作。因此，設計時首先考慮的是將土的承載力得到充分利用，不足的部分由CFG 樁來承擔。橋涵采用復合地基處理的目的一般是為了提高地基承載力，通過增加CFG 樁樁徑、樁長可以解決。在滿足地基承載力要求后，可適當的增加加固區的深度，可有效減小沉降。

4 CFG 樁復合地基的計算

4.1 單樁豎向承載力

單樁豎向承載力特征值Ra(kN)按下式確定

式中:up為樁的周長，m;n 為樁長范圍內所劃分的土層數;qsi、qp為樁周第i 層土的側阻力、樁端端阻力特征值(kPa)，可按《建筑地基基礎設計規范》(GB50007—2011)有關規定確定;li為第i 層土的厚度，m。

表1 單樁豎向承載力特征值計算結果表

4.2 復合地基承載力計算

水泥粉煤灰碎石樁復合地基承載力特征值，應通過現場復合地基荷載試驗確定，設計中我們一般按下式計算

式中:fspk為復合地基承載力特征值，kPa;m 為面積置換率;Ra為單樁豎向承載力特征值，kN;Ap為樁的截面積，m2;β 為樁間土承載力折減系數;宜按地區經驗取值，如無經驗時，可取0.75～0.95，天然地基承載力較高時取大值;fsk為處理后樁間土承載力特征值(kPa)，宜按當地經驗取值，如無經驗時，可取天然地基承載力特征值。

表2 復合地基承載力特征值計算結果表

4.3 CFG 樁樁身混凝土強度計算

CFG 樁樁身混凝土28 d 抗壓強度設計中我們一般按下式計算

式中:fcu為28 d 抗壓強度，MPa;Ap為樁的截面積，m2。

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因此，綜合考慮施工影響因素，最終取CFG 樁樁體強度等級為C25，坍落度則為180～220 mm。復合地基褥墊層厚度為500 mm;褥墊層的材料采用級配碎石褥墊層，必須滿足有關墊層做法的規范。方案二、四復合地基承載力特征值較小，也都滿足地基承載力要求。在滿足地基承載力要求后，適當的增加加固區的深度，可有效減小沉降。綜合分析采用四更加合理。

5 結 論

本文以高陵高速公路K18 +305 鋼筋混凝土拱涵地基處理為例，分析了復合地基的設計思想，通過計算采取合理的方案來提高地基承載力。希望本文能對同類地基采用CFG樁處理設計有一定的參考價值。

［1］江正榮.建筑施工簡易計算第2 版［M］.機械工業出版社，2008.

［2］章燕.CFG 樁復合地基的加固機理及設計計算［J］.工程與建設，2008，(5).

［3］建筑地基基礎設計規范(GB50007－ 2011)［S］.中國建筑工業出版社，2011.