公路路堤下水泥攪拌樁樁土應(yīng)力比的研究

楊華

（瀏陽經(jīng)開區(qū)投資發(fā)展有限公司 湖南長沙 410007）

1 前言

樁土應(yīng)力比，即樁頂平均應(yīng)力與樁間土平均應(yīng)力之比，它是反映樁體與樁間土協(xié)同工作的重要參數(shù)。復(fù)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(jì)算復(fù)合地基承載力的一個(gè)重要指標(biāo)，在復(fù)合地基設(shè)計(jì)中尤為重要。路堤剛度較小屬于柔性基礎(chǔ)，柔性基礎(chǔ)下水泥攪拌樁的樁土應(yīng)力比特性與剛性基礎(chǔ)不同[1～2]，加強(qiáng)路堤下樁土應(yīng)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(qū)，主要為第四紀(jì)全新世沉積物，軟基路段長達(dá)20.8km，主要為淤泥質(zhì)粘土和淤泥質(zhì)亞粘土組成，最大軟土厚度達(dá)20多米。

為減小路堤與橋梁結(jié)構(gòu)物不均勻沉降，防止“橋頭跳車”，在橋梁兩側(cè)30m范圍內(nèi)的軟弱土路段內(nèi)，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(diào)節(jié)樁土應(yīng)力比以及防止樁間與基底脫開，在樁頂設(shè)置厚50cm砂墊層。

3 現(xiàn)場試驗(yàn)及結(jié)果分析

選用K35+880斷面1、K50+880斷面2進(jìn)行現(xiàn)場試驗(yàn)，路基最大填土高度約6m，填土容重19kN/m3。在樁間土埋設(shè)土中土壓力盒，在樁頂承臺(tái)上下兩面埋設(shè)界面土壓力盒。

3.1 樁土應(yīng)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(dān)了大部分填土荷載，樁土應(yīng)力比接近1；隨著填土荷載的增加（填土高度1～4.5m），樁頂應(yīng)力逐漸增大，而樁間土應(yīng)力增加幅度小于樁頂，樁體承擔(dān)了主要荷載，此時(shí)樁土應(yīng)力比增長較快超過4；當(dāng)填土荷載進(jìn)一步增加（填土高度超過4.5m）后，樁頂應(yīng)力繼續(xù)增加，樁間土應(yīng)力也隨著增大，樁土應(yīng)力比增加幅度較小并趨向穩(wěn)定。斷面2變化曲線反映的規(guī)律也基本一致。

圖1 斷面1、斷面2樁-樁間土應(yīng)力隨填土荷載變化曲線

3.2 樁土應(yīng)力比隨時(shí)間的變化規(guī)律

圖2為在各級(jí)填土荷載下實(shí)測的樁土應(yīng)力比隨時(shí)間的變化曲線，時(shí)間零點(diǎn)統(tǒng)一取各級(jí)荷載的停止加載點(diǎn)。可知，樁土應(yīng)力比隨時(shí)間增加的變化幅度很小，因此設(shè)計(jì)時(shí)可以忽略固結(jié)時(shí)間對(duì)樁土應(yīng)力比的影響。

3.3 路堤下攪拌樁樁土應(yīng)力比n取值的探討

填土荷載較小約1m高時(shí)，n值接近1，此時(shí)樁沒有發(fā)揮其作用，故設(shè)計(jì)時(shí)不能取1。當(dāng)填土達(dá)到一定的高度時(shí)，n值變化較小并趨于穩(wěn)定，最終不超過5。筆者認(rèn)為在填土高度不超過6m時(shí)，樁土應(yīng)力比取2～5比較合適。

圖2 樁土應(yīng)力比隨時(shí)間變化曲線

4 結(jié)論

路堤下攪拌樁的樁土應(yīng)力比n隨荷載的變化與剛性基礎(chǔ)不同。填土初期n值接近1，隨填土高度增加而增大，當(dāng)填土到一定高度時(shí)，n值趨于穩(wěn)定，而剛性基礎(chǔ)下n呈向上凸曲線的特征[1～2]；樁土應(yīng)力比隨固結(jié)時(shí)間的變化幅度很小，設(shè)計(jì)時(shí)可以不考慮時(shí)間對(duì)n的影響；路堤下樁土應(yīng)力比要比剛性基礎(chǔ)小得多，本文n值為2～5，而剛性基礎(chǔ)下樁土應(yīng)力比為5～20[1]。路堤下攪拌樁的樁土應(yīng)力比取2～5比較合適。