公路路堤下水泥攪拌樁樁土應力比的研究

楊華

（瀏陽經開區投資發展有限公司 湖南長沙 410007）

1 前言

樁土應力比，即樁頂平均應力與樁間土平均應力之比，它是反映樁體與樁間土協同工作的重要參數。復合地基的受力過程，就是樁與土相互作用、總荷載在樁與土之間分配的過程。因此它是計算復合地基承載力的一個重要指標，在復合地基設計中尤為重要。路堤剛度較小屬于柔性基礎，柔性基礎下水泥攪拌樁的樁土應力比特性與剛性基礎不同[1～2]，加強路堤下樁土應力比的研究很有必要。

2 工程概況

申嘉湖高速公路嘉興段全長約60km，包括16座大橋，3座高架橋，9座互通式立交。該路段位于杭嘉湖平原區，主要為第四紀全新世沉積物，軟基路段長達20.8km，主要為淤泥質粘土和淤泥質亞粘土組成，最大軟土厚度達20多米。

為減小路堤與橋梁結構物不均勻沉降，防止“橋頭跳車”，在橋梁兩側30m范圍內的軟弱土路段內，采用水泥攪拌樁處理，等邊三角形布樁，樁徑為0.5m，樁間距為1.2m，樁長為10～14m不等。為了調節樁土應力比以及防止樁間與基底脫開，在樁頂設置厚50cm砂墊層。

3 現場試驗及結果分析

選用K35+880斷面1、K50+880斷面2進行現場試驗，路基最大填土高度約6m，填土容重19kN/m3。在樁間土埋設土中土壓力盒，在樁頂承臺上下兩面埋設界面土壓力盒。

3.1 樁土應力比n隨填土的變化

從圖1中可以看出，在填筑初期荷載較小（填土高度小于1m），樁間土承擔了大部分填土荷載，樁土應力比接近1；隨著填土荷載的增加（填土高度1～4.5m），樁頂應力逐漸增大，而樁間土應力增加幅度小于樁頂，樁體承擔了主要荷載，此時樁土應力比增長較快超過4；當填土荷載進一步增加（填土高度超過4.5m）后，樁頂應力繼續增加，樁間土應力也隨著增大，樁土應力比增加幅度較小并趨向穩定。斷面2變化曲線反映的規律也基本一致。

圖1 斷面1、斷面2樁-樁間土應力隨填土荷載變化曲線

3.2 樁土應力比隨時間的變化規律

圖2為在各級填土荷載下實測的樁土應力比隨時間的變化曲線，時間零點統一取各級荷載的停止加載點。可知，樁土應力比隨時間增加的變化幅度很小，因此設計時可以忽略固結時間對樁土應力比的影響。

3.3 路堤下攪拌樁樁土應力比n取值的探討

填土荷載較小約1m高時，n值接近1，此時樁沒有發揮其作用，故設計時不能取1。當填土達到一定的高度時，n值變化較小并趨于穩定，最終不超過5。筆者認為在填土高度不超過6m時，樁土應力比取2～5比較合適。

圖2 樁土應力比隨時間變化曲線

4 結論

路堤下攪拌樁的樁土應力比n隨荷載的變化與剛性基礎不同。填土初期n值接近1，隨填土高度增加而增大，當填土到一定高度時，n值趨于穩定，而剛性基礎下n呈向上凸曲線的特征[1～2]；樁土應力比隨固結時間的變化幅度很小，設計時可以不考慮時間對n的影響；路堤下樁土應力比要比剛性基礎小得多，本文n值為2～5，而剛性基礎下樁土應力比為5～20[1]。路堤下攪拌樁的樁土應力比取2～5比較合適。