素混凝土钻孔桩在松软地基处理中的应用.pdf
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1、4 2 铁道勘察 2 0 1 2年第 3期 文章编号 : 1 6 7 2 7 4 7 9 ( 2 0 1 2 ) 0 4 0 0 4 2 0 3 素混凝 土钻 孔桩在松 软地基处理 中的应用 王金艳 ( 铁道第三勘察设计院集团有限公司,天津3 0 0 2 5 1 ) Pl a i n Co n c r e t e Bo r e d Pi l e s i n S o f t Gr o u n d Tr e a t m e n t WANG J i n y a n 摘要铁路客运专线对地基承载力和变形的要求较高, 在松软地基中需要进行刚性桩地基 处理 。 C F G桩等机具在既有桥、 电力线下等难以
2、实施 , 素混凝土钻孔桩复合地基可提供 复合地基承载 力, 控制 地基变形, 也能适应低矮空间场地的施工要求。论述素混凝土钻孔桩的设计及施工技术。 关键词 素混凝土钻孔桩复合地基 中图分类号: T U 4 3 3 文献标识码 : B 1 概述 素混凝土桩是在碎石桩 中加入适量的中砂 、 水泥 和水将其搅拌 , 形成一种黏结度较高的刚性桩体。素 混凝土桩与 C F G桩在受力和变形特性方面非常相似 : 具有一定 的强度 , 为刚性桩 , 工作性状于散体材料桩有 很大不同 , 不需要周围土体 的约束作用就可 以将竖向 荷载传递到深部土层或者持力层上。素混凝土刚性桩 复合地基提高承载力幅度大 ( 一
3、般能使地基承载力提 高 5 0 1 0 0 ) , 变形模量高。根据不 同的配 比, 素 混凝土桩桩身混凝土强度可任意调节 , 通过改变桩长、 桩径 、 桩距 、 桩身强度、 垫层厚度等设计参数 , 满足地基 处理加固要求 。素混凝 土钻孔桩相对 于 C F G桩施工 工艺钻孔成桩方式要多, 更能适应场地的选择 。 2 设计理论 2 1 复合地基承 载力设计计 算 ( 1 ) 计算公式 复合地基承载力 =m 筹 + ( 1 一 m ) 收稿 日期 : 2 0 1 20 60 4 作者 简介 : 王金艳 ( 1 9 8 0 一 ) , 女 , 2 0 0 3年毕 业于西南 交通大学 土木工程 学
4、 院, 工程师 。 式中m桩土面积置换率 ; A 桩的面积 m ; 桩间土 强度 提 高 系 数 , 本 次设 计 可取 值 1 ; 口 桩间土强度发挥系数 , 宜按地 区经验 取 值 , 如无经验时可取 0 7 50 9 5 , 本线在 设计中取值 0 8 5 ; R 单桩竖 向承载力特征值 ( k N) 可按 下式 计算 R 。 = M q f l + q , A 式 中“ 。 桩周长 m; 凡 桩长范围内所划分 的土层数 ; L 第 i 层土的厚度 m; g q 。 桩周第 i 层 土的侧摩 阻力、 桩端 阻力 特 征值 k P a 。 2 2 复合地基 变形计算 在荷载作用下 , 复合
5、地基 的总沉降量 s 包含两部 分( 褥垫层 的变形很小 , 可 以忽略不计 ) : 加 固区压缩 量 s + 下卧层压缩量 s 。下卧层 的压缩量 S 用分层总 和法计算 , 具体计算根据 建筑地基基础设计规范 的 有关规定进行计算 ; 加固区压缩量 S 存在 以下几种计 算方法。 ( 1 ) 计算方法的选取 素混凝土钻孔桩在松软地基处理 中的应用 : 王金艳 4 3 应力修正法 : 根据复合地基桩 间土分担的荷载 , 按 照桩间土压缩模量 , 采用分层总和法计算桩 间土 的压 缩量 , 将计算得到的桩间土的压缩量视为加 固区土层 的压缩量 , 该法称为计算 复合地基加 固区压缩量的应 力修
6、正法 。公式 中采用 的桩土应力 比与桩土相对 刚 度 、 荷载大小及施压方式、 置换率、 褥垫层及下卧层物 理力学性质等 因素有关 。 桩身压缩量法 : 假定桩体不发生上下刺人而通过 桩身的压缩量来计算加 固区的变形 , 一般适用 于柔性 桩或下卧层刚度 比较大 的情况 , 显然素混凝土桩 复合 地基处理深厚软土地基采用这种方法不合适 。 复合模量法 : C F G桩复合地基在 行业规范 ( 建筑 地基处 理技术 规范( J G J 7 9) ) 中规 定 的设 计方 法。 该方法在理论上还存在较 大的缺 陷, 最 大的问题是在 桩土协 同变形前提下加 固区沉降如何发生 。该方法采 用了较多
7、的经验系数 , 严格意义上说 , 只是一个经验公 式 , 可能在总沉降的计算上具有一定的可靠度 , 很难做 到将各地层沉降去分别分析研究。从这个意义上讲 , 其沉 降发 生 机理 研 究还 是 一件 值 得做 和 需要 做 的 事情 。 ( 2 ) 素混凝土桩理论计算 首先确定前提条件 : 压缩层厚度根据附加应力 自 重应力不大于 0 1 ; 路堤成形后静置沉落期按 6 1 2个月考 虑 ; 路堤本体压密沉 降不计人工后沉降 ; 复 合土层的压缩模量。 复合模量法考虑桩土协 同承载 , 计算时复合土层 分层与天然地基相同, 复合土层的模量等于该层天然 地基模量 的 倍 , 值可按下式确定 =
8、f a p k ( 1 ) 式 中厂 a 天然地基承载力特征值 k P a ; 。 复合地基承载力特征值 k P a 。 复合地基主 固结沉降计算可按下式进行 s = l ( ) + ( Z iO Li Zi_ 1 ) l ( 2 7 ) 式 中n 加固区范围内土层分层数 ; 凡 : 沉降计算深度范 围内土层总的分层数 ; p 0 线路 中心处的附加应力 , k P a ; E 地面下第 层土的压缩模量 , MP a ; z 、 z 地面至第 i 层 土 、 第 i 一 1层 土底面 的距 离 m; 、O 地面计算点至第 i 层土、 第 i - 1层土底面 范围内平均附加应力系数 , 用 B
9、o u s s i n e s q 法计算 。 沉降计算修正系数 , 可按表 1 取值 。 表 1 修正系数的取值 垦 : 兰 : ! : : : 1 1 1 0 0 7 0 4 0 2 表 中E 为变形计算深度范 围内压缩模量 的当量 值 , 应按下式计算 4 一 1 J 一 式中 第 i 层土附加应力沿土层厚度积分值 ; 第 i 层土压缩模量值 M P a , 桩长范围内 按复合土层的压缩模量取值。 3工程 实践 3 1 工 程 概 况 本工程位于站场 内, 线路以填方通过 , 地形较平坦 开阔。路堤 中心填高 7 2 I n, 边坡最大高度 7 5 n l 。 地层 : 粉质黏土 , 黄
10、褐色, 软塑 , 局部硬塑, 含大量 铁质氧化 物 , 土 质均 匀 , 其 中 00 3 I n为 耕植 土 , 3 8 4 7 IT I 为褐灰 色 , 厚 约 5 8 , 承 载力 1 4 0 k P a ; 中 砂 , 褐灰色 , 稍密 , 5 86 1 m 为潮湿 , 6 18 1 m 为 饱和 , 土质不均匀 , 黏粒含量较高, 含少量云母碎片 , 厚 约 1 4 5 1 3 1 , 承载力 1 9 0 k P a ; 细砂 , 褐黄色, 稍密 , 饱和 , 主要成份为长石 、 石英 , 含少量云母碎片, 厚 约 4 9 I n , 承载力 1 4 0 k P a ; 粗砂 , 灰
11、黄色 , 中密, 饱和, 主要成份为 长石、 石英 , 含 1 0 一1 5 的圆砾 , 其中 1 6 81 7 m为 粉质黏土夹层 , 厚约 5 3 m, 承载力 1 4 0 k P a ; 中砂 , 浅灰 色 , 中密 , 饱 和 , 主 要 成 份 为 长 石 、 石 英 , 承 载 力 3 0 0 k Pa。 原设计地基加 固采用 C F G桩 , 桩长 2 82 8 4 I n 。 线路在某处与 2 2 0 k V高压电线相交 , 与线路大里程方 向交角为 8 0 。 2 4 6 ” , 交叉范 围内距原地面最小距 离为 1 l m, 高压线设计改移方式为抬高。因高压线 改移施 工工
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