路堤下混凝土桩复合地基沉降监测与分析

岩土工程界第12卷第3期检测与分析路堤下混凝土桩复合地基沉降监测与分析122,3吴壮佳徐小庆刘吉福(1.广东省公路建设有限公司广州5106002.广东省航盛建设集团有限公司广州5114423.华南理工大学建筑学院广州510640)摘要对某高速公路沉管灌注法施工的素混凝土桩复合地基在路基填筑和预压期的表面沉降进行了监测,对监测结果进行了分析和评价,探讨了复合地基沉降偏大的原因,对路堤下混凝土桩复合地基设计和施工提出了建议。关键词高速公路混凝土桩复合地基沉降-1随着公路和铁路建设速度的加快、软基处理深数1.18MPa。度的加大、路堤填土高度的增加、工后沉降要求的提对路基填土高、软土性质差的路段采用袋装砂高(特别是无渣轨道铁路),各种混凝土桩复合地基井+素混凝土桩处理。袋装砂井直径7cm,间距越来越多地用于路堤下软基处理工程中。为了尽量1.4m,等边三角形布置;素混凝土桩直径0.4m,混发挥桩的作用,混凝土桩桩顶通常设置托板(图1),凝土强度为C12,桩间距2.2m,正方形布置。桩底有时同时设置加筋材料。大部分采用混凝土桩复合进土软粘土以下的相对硬土层2m。桩顶设置[1~7]地基的路基沉降量不大,地基处理效果较好。0.7m直径、0.3m厚的托板,混凝土强度为C12。为了充分发挥桩体的作用,托板上方铺设1~2层土工格栅。先施工袋装砂井再施工素混凝土桩,素混凝土桩采用沉管灌注法施工。2沉降情况在素混凝土桩复合地基处理路段选取了部分有代表性的断面进行沉降观测(表1)。沉降监测采用设置在桩顶平面的表面沉降板进行监测。对个别断图1路堤下复合地基示意图[8]面设置了分层沉降。某高速公路对存在深厚软基的路基部分大规模表1部分监测断面统计表地采用了素混凝土桩复合地基。目前该高速公路已断面号软土厚度/m填土高度/m处理深度/m建成通车,从施工及预压期的实测沉降来看,大部分1*9.36.5212.3263.417.1素混凝土桩复合地基路段能有效提高地基承载力和354.085.9减小地基变形,但局部路段沉降明显偏大。484.4114.45*7.86.3915.31工程概况695.115.8796.3614本绕城高速公路地处珠江三角洲平原微丘区,87.55.216.89*11.95.2217.5地形较平坦,鱼塘密布,河流水网发达。全线软基路1011.55.317.5段约20km,其空间分布具有明显的不均匀性,主要119.55.917分布在1~9标,其中以4、8、9标的软土性质相对较12*8.96.4417137.8617.5差。软土厚度变化范围在3~22m之间,主要以淤1413.96.42015*13.95.5220泥和淤泥质土为主,呈软塑-流塑状,十字板强度为16145.542115.9kPa左右,比贯入阻力平均值为0.3MPa,平均1716.14.518含水率为55.2%,平均孔隙比为1.52,平均压缩系1收稿日期22008-07-2567 检测与分析GEOTECHNICALENGINEERINGWORLDVo.l12No.3表1中断面编号加*者为重点监测断面,分别较陡;进入预压期后,随着沉降速率的收敛,沉降-在路基的左右侧路肩以及路基中线位置的桩顶和桩荷载-时间曲线的变得相对平缓。虽然复合地基的间土埋设了表面沉降板;其他断面为普通监测断面,大部分沉降发生在填土过程期间,即填土完毕后仍仅在路基的左右侧路肩以及路基中线位置的桩间土不少沉降产生,且沉降收敛缓慢,需要较长的预压时上埋设了表面沉降板。间来消除工后沉降。高速公路通车前,上述各个监测断面的表面沉表3桩间土施工期与预压期沉降量对比降见表2,重点监测断面的时间-荷载-沉降曲线沉降/mm沉降比例/%见图2。表2中//0后面的数值为桩顶沉降。从表2断面号施工期预压期施工期预压期可知,17个断面中有11个断面的累计沉降量超过1*76019080200.5m,3个断面的累计沉降超过1.0m,与采用混凝282139376332211695743土桩复合地基的其他高速公路相比沉降量偏大。与44353205842表1对比发现,总体而言,软土性质差、填土高度大、5*748246752562932645347软土厚度大的断面桩间土沉降较大。从几个重点断710272348119面的沉降数据看,桩顶沉降普遍在10~40cm范围81611415347内,分层沉降测试结果表明混凝土桩底发生了一定9*2432365149101781565347[8]数量的刺入变形。15号断面桩顶沉降较大。对11190278415912*2311506139素混凝土桩抽芯检验表明桩底面以下仍然存在软土132492874654层。因此,该断面混凝土桩桩底向下卧软土层发生14655729010了较大的刺入变形。相同位置处桩土沉降差较大,15*8574686535168995116456超过0.5m(15号断面桩底刺入变形较大,桩土沉降174274654852差为0.2m左右)。说明混凝土桩复合地基桩土协注:表中/后面数值为/前沉降占总沉降的比调变形性能较差,桩顶刺入沉降土方内,桩身上部一3沉降偏大原因分析定范围内存在负摩擦力。与其他采用混凝土桩复合地基比较成功的工程表2各个监测断面表面沉降统计表对比分析,本工程沉降偏大的原因可能有:表面沉降/mm(1)托板弱小:广东地区其他工程托板直径或断面号左中右边长普遍大于1m,强度高且配筋,而本工程托板直1*601/111950/169828/479[5]径只有0.7m,强度低且不配筋,易于断裂。文献2254221253理论分析表明托板之间净间距的大小会对桩土应力34033904214641755640比、桩土荷载比产生较大的影响。5*854/303994/369622/365(2)沉管灌注素混凝土桩深度不足:广东采用6632557475混凝土桩复合地基较成功的多是预制桩,预制桩多713901261599JP采用较严格的收锤标准控制桩长,能保证桩端进83022383279*312/194479/187512/295入压缩性很小的硬土层。沉管灌注混凝土桩相对预10235256334制桩具有贯入深度小的缺点。如果桩端土压缩性11242468447强,则混凝土桩难以较好地发挥减少沉降的作用。12*366/153381/123455/158(3)与排水固结法联合应用:不少工程混凝土13536415504[4,7]14611666727桩单独应用,桩间土固结慢,填土和预压期间沉15*1190/9421325/1081972/794降量少。从这个角度看,施工期较大的沉降不一定169821410933是坏事。17612892648有人提出沉管灌注法施工素混凝土桩时,挤土表3是各断面施工期及预压期内沉降占总沉降效应导致的断桩率较高是导致沉降偏大的原因。但量百分比的统计,从表中可以看到,填土期的沉降约是对断桩开挖表明,断桩主要是地面隆起降桩拔断,占总沉降的37%~90%,预压期内发生的沉降占总而不是挤压或剪切断裂,对承受竖向荷载为主的复沉降的10%~63%。结合图2可以看出路基填筑合地基而言影响不大。具有大量裂缝的搅拌桩就说期间,沉降-荷载-时间曲线近似呈直线发展,斜率明了这一点。68 岩土工程界第12卷第3期检测与分析图2典型断面沉降-荷载-时间曲线图[2]夏元友,芮瑞.刚性桩加固软土路堤竖向土拱效应的试验分4结语析[J].岩土工程学报,2006,28(3):325~330.[3]徐林荣,牛建东,吕大伟,等.软基路堤桩-网复合地基试验研(1)路堤下混凝土复合地基应精心设计和施究[J].岩土力学,2007,28(10):2149~2155.工,否则也可能产生较大的沉降。[4]徐立新,杨少华,段冰.高速公路Y形沉管灌注桩软基处理(2)为避免出现过大的沉降,路堤下混凝土桩复试验研究[J].岩土工程学报,2007,29(1):120~124.合地基应采用较大的托板,桩端应进入压缩性很小的[5]吴燕开,方磊,李新伟.预应力管桩联合塑料排水板加固软土地基技术探讨[J].岩石力学与工程学报,2006,25(S2):地层。3572~3576.(3)路堤下混凝土桩复合地基桩间土沉降大于[6]陈俊生,唐彤芝,赵维炳,等.混凝土芯砂石桩复合地基现场试桩顶沉降,桩身上部一定范围内承受负摩擦。验研究[J].岩土工程学报,2007,29(7):957~962.(4)为了减少工后沉降,路堤下混凝土复合地[7]曹卫平,凌道盛,陈云敏.刚性桩加固高速公路软基图拱效应基也需要一定的预压时间。现场试验研究及其与解析解的比较[J].岩土工程学报,2007,29(10):1577~1581.参考文献[8]刘吉福.路堤下复合地基/三等沉区模型0.岩土力学,2007,[1]饶为国.桩网复合地基原理及实践[M].北京:中国水利水电28(增刊):796~802.出版社,2004.166~174.69