CFG桩在公路软土路基设计中的应用

李石坚

()安徽省交通规划设计研究总院股份有限公司;公路交通节能环保技术交通运输行业研发中心,安徽合肥　２３００８８

摘　要:本文结合某一级公路项目软土分布特点,系统介绍了C同时针对公路项目中一般FG桩在公路软土路基设计中的过程,路段、结构物路段、桥涵路基衔接过渡段进行针对性设计,该设计方法已经付诸实施,且公路软基处理路段运行良好,设计中的相关经验供大家交流学习.

关键词:软土路基;复合地基;质量控制CFG桩;

()中图分类号:U４１６．１　　　文献标识码:A　　　文章编号:１６７３Ｇ５７８１２０１９０２Ｇ０２６８Ｇ０３

０　引　　言

随着我国路网的不断完善,路线穿越软土路基的里程逐渐

１]

.软土路基具有强度低、增大,尤其是河流、湖泊沿岸[压缩性

黏土)分布范围较广,分布０~３．５m.CFG桩处理段落软弱土(层底深度８．~６．３m,６m.主要的物理力学指标为:,.２００kPa５０kPaik＝q.１６０kPaik＝q面积较大,成分主要为流塑软塑状黏土,分布厚度一般为０．８

()、;[粉质黏土:１．９２MPa２１．３２kPa＝c＝３s＝２a０]qff()、;[,卵石:２．１３MPa７．３９kPa＝４００kPac＝２s＝３a０]qff()、、软土:３．５５MPa－０．７３MPa５．５４kPaEs＝c＝０s＝１qf大、含水量高等特点在路堤填土较高的路段,如果软土路基得不到有效的处理,在公路进入运营阶段后随着车辆荷载的增加路基会产生不同程度的沉降,最终导致路面破坏,影响通车质量,增加后期维护成本.随着工程技术的不断发展,软土路基

２]

.C处理的方式越来越多[水泥、粉煤灰加水FG桩是由碎石、

拌合之后形成的一种具有较高粘结强度的桩体,该技术是由中

[]

国建筑科学研究院地基所在２０世纪８０年代末研发３.CFG

;[,;２．０MPa＝８０kPa３０kPaw＝７９．３％,e＝２．１７.a０]ik＝fq２　设计原则及CFG桩工作机制

２．１　设计原则

CFG桩设计地基处理段落路基填方边坡坡率与一般路堤

桩归属为刚性桩复合地基,适用于砂土、粉土、黏性土、淤泥质

４,５]

,土和已自重固结的素填土等地基[具有承载力强、时间效６]

,应佳、后期沉降较小、适用范围广等特点[在公路软基处理中

应用较为广泛.文章结合某一级公路CFG桩在软土路基处理设计中的应用,浅谈设计中需要注意问题,该公路目前已经付诸实施,且公路软基处理段落运行良好,设计中的相关经验供大家交流学习.

()一致为１:工后沉降的控制原则如下:考虑到本项目以１．５,１软土为主,为减少桥梁涵洞等构造物段落与路基段落之间的不(均匀沉降,设计中采用的控制标准为２小型结构物处０cm;２)()工后沉降的控制标准为２桥台与路堤相邻处工后沉降０cm;３以控制差异沉降.

[]

(的控制标准为１路堤和构造物连接处设置过渡段,０cm７;４)

１　工程背景

本项目地貌单元为构造剥蚀中山地貌、河流侵蚀堆积地貌,软土及软弱土(黏土)分布范围较广,分布面积较大且呈不连续状,根据地勘资料软土类型主要为软塑状黏土,多含粉、细沙局部有卵石等,为河漫滩相沉积软土,分布厚度一般为１．０层底最大埋深８．~７．５m,０~１０．０m不等.软土区地表水较发育,大的地表水体主要为渠道;地下水主要为孔隙水,孔隙水主要赋存于第四系松散覆盖层中,接受大气降水补给及地表水下渗补给,以地下径流排泄,部分钻孔揭露到地下水,地下水埋深

收稿日期:修改日期:２０１９Ｇ０２Ｇ１５;２０１９Ｇ０３Ｇ１５

２．２　CFG桩工作机制

由桩本身、桩间土、褥垫层工程作用组合成复合地基,共同承担路堤填土及行车荷载作用.在外部荷载下,CFG桩体本身承

[]

其单桩承载力主要由桩侧摩阻力和桩端阻力组成,随７５％８,

在处理软土地基时CFG桩是一种具有黏结强度刚性桩,

担大部分荷载,桩所承担的荷载可占到总体荷载的４０％~着荷载作用时间的增长,桩周摩阻力充分发挥,桩端阻力也逐渐加强.在外部荷载作用下,桩顶褥垫层发挥调节作用,将部分荷载转移桩间土承担,使桩间土和CFG桩共同承担外部荷

,作者简介:李石坚(男,河北衡水人,硕士,高级工程师．１９８３－)工程与建设»２　６８«　２０１９年第３３卷第２期

李石坚:CFG桩在公路软土路基设计中的应用载,形成复合地基.

DIJIYUJICHU地基与基—２６９—础布设,间距１．桩径５桩顶面设置４３m,０cm,０cm级配碎石＋土工格栅垫层,两侧采用土工布包边,压入底部包边距离不小于并深入其下坚硬土层不小于５０cm.CFG桩宜打穿软土层,)图１５０cm.(

３　CFG桩软基设计计算

试验结果和及其周边土的承载力特征值结合经验确定,初步设计是,可以按照下列公式估算.３．１　单桩竖向承载力特征值９

[]

CFG桩处理软土地基承载力特征值应采用增强体静载荷

Rna＝upi∑＝１

qsilpi＋apqpAp式中:Up为桩的周长,qsi为桩周第i土层的侧摩阻力标准值,lpi桩长范围第i层土的厚度,ap桩端阻力发挥系数,qp桩端阻力特征值.

３．２　复合地基承载力特征值

fspk＝λmRAap＋β(１－m)fsk式中:fspk为复合地基承载力特征值,fsk处理后桩间土承载力特征值,m面积置换率,λ为单桩承载力发挥系数,可以根据地区经验取值,β为桩间土承载力发挥系数.３．３　桩身强度

fcu≥４λARap　　CFG桩体试块的强度采用边长为１５０mm立方体在标准养护天的立方体抗压强度平均值.

３．４　２复合地基沉降计算

８桩处理软土地基沉降主要由处理区范围内的沉降和

桩端下持力层的沉降组成CFG.

＝ϕ[

∑n１p０(zn２

ii＝１ξEsiai－zi－１ai－１)＋i＝∑p０n１＋

１Esi(ziai－zi－１ai－

１)＋]

式中:n１为处理软土范围内图层数,n２为含桩底下沉降计算深度内总土层数,p为准永久荷载组合下原地面处附加应力,

E为土层的压缩模量,Zi为原地面至第i层土的距离,ξ为软土处理去桩长范围内土模量提高系数,ϕ为沉降修正系数,一般根据沉降观测资料及经验确定.

３．５　软土路基稳定性计算

软土地基稳定系数应满足«公路路基设计规范»(－２０１５)中７．７．１－１的要求,当计算稳定系数小于其JT规G定D３值０

时,应针对稳定性对地基进行处理设计.

４　CFG桩软基处理设计

根据地勘资料经过计算,一般路基段落角形梅花型布设,间距１．７m,桩径５０cm,布桩范围为路基坡脚CFG桩按等边三

线外垫层０[．５m.CFG桩顶面设置４０cm级配碎石１０]

.小型结构物段落地基处理方案CFG＋两层土工格栅

桩按照梅花型

图１　CFG桩处理一般段落示意图

桥梁过渡段处理:为保证路堤相邻处与桥台工后差异沉降不大于过渡区一般为０．１m,桥台前后软基均需做地(基处理设计.台后２倍的填土高度为;桥梁台前(分为D区)台后过渡段处理长度为为处理区５,B~、７倍台后填土高度.其中,C区为过渡区,采用桩长不变A、B、,C区)通过调整间距控制A区桥坡段与一般路堤段的差异沉降的方法进行过渡处理.桩A区桩间距１．３m,B区桩间距１．５m,C区桩间距CFG

内及桥台锥坡地范围４０cm桩级配碎石,称之为过渡段＋土工格栅垫层.台后填土高１．７度m,顶设置范围D区不设桩顶垫层,

整平填土即可.桥台基桩周围调整桩平面D区,CFG桩间距１．７m,布置,桥台基桩周边５０cm的范围不进行桩施工.(

图２)图２　CFG桩处理桥坡段落示意图

小型构造图段落:小型构造物与一般路堤衔接处设置为１．５~２．０倍填土高度的过渡段.过渡段采用桩长不变,通过调整间距控制小型构造物与一般路堤段的差异沉降.过渡段B区(对应小型构造物基底称之为顶设置４０cm级配碎石＋土工格栅垫层A区).(

CF图G桩间距３)１．５m,

桩　«工程与建设»　２０１９年第３３卷第２期

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s—２７０—DIJIYUJICHU地基与基础李石坚:CFG桩在公路软土路基设计中的应用启动电动机,依靠桩机自重将沉管沉至设计标高,填料后再启动电动机振动拔管.

比沉管外径大１．以利于在C５~２．０倍大的桩尖,FG桩端形成更大的端承力.

()采用大直径预制桩尖.当桩端土层较好时,采用直径４

６　结束语

复合地基整体计算、CFG桩地基处理的设计原则及工作机制、本文结合某一级公路项目中C浅谈FG桩软基处理设计,

图３　CFG桩处理小型构造图段落示意图

　材料的要求及质量的控制

．１　材料的要求

(GB１(７１

５)－水２０泥０７:)水的规泥材定料,.

强性度能等必级须为符４２合．５«通用硅酸盐水泥»级及以上的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥(可采用粗灰２

)粉煤灰:.

粉煤灰选用Ⅲ级以上粉煤灰,细灰材料不足时((３

)水:宜采用饮用水.(４５)碎石:碎石粒径多采用２０~４５mm.

６)砂:采用的砂应洁净:采用最大粒径不超过,含泥量不大于３０mm级配碎石５％..

．２　()质量控制

垫层()施工监测.①打桩过程中时刻对地面隆起进行观测并测量隆起量１

,.②新打桩时对已打但尚未硬结成桩的桩顶进行桩顶位移测量,估算桩径的缩小量.桩顶进行桩顶位移测量,②新打桩时对已施工并硬结成桩的一般当桩顶位移超过０mm时,

需开挖进行检验是否发生断桩.()逐桩静压.较多时或者重要工程２

在施工监测中发生桩顶上升量较大且桩数,为保证复合地基中桩能很好的传递垂直荷载需对桩进行静压,将可能断裂并脱开的桩体重新连接.

(３)静压振拔技术.,当为避免对桩周CF围G桩处理范围内为饱和软土且

塑性指数较高土体的扰动,在沉管过程中不

２　７０«工程与建设»　２０１９年第３３卷第２期

一般路段、桥梁结构物路段及衔接段的数与施工中的质量控制等与大家分享交流CFG布桩设计、材料参CFG桩软基处理的设计.

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