刚性桩复合地基在高速公路软基处理中的应用(余闯.ppt

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1、刚性桩复合地基在高速公路软基处理中的应用,余 闯 博士刘松玉 教授,东南大学岩土工程研究所,第七届全国桩基工程学术会议(浙江宁波),2023/9/23,第2页,主要内容,引言刚性桩复合地基在软土路基处理现状及基本形式刚性桩复合地基在路基处理中的关键问题工程实例研究结论,2023/9/23,第3页,引言,软土路基上桥头段沉降较大，形成桥面和路面的高差，产生“桥头跳车”现象。采用水泥搅拌桩等方法处理桥头段软土路基，对于深厚软土路基，其加固深度受到限制。高速公路的改扩建，控制新老路基的差异沉降，以及工期紧迫等要求也促使了刚性桩复合地基的应用。,2023/9/23,第4页,引言,刚性桩复合地基具有施工

2、质量易控制、施工速度快、工后沉降及不均匀沉降小、地基处理深度大、复合地基承载力大、造价比较适中等突出优点，在高速公路软基处理中得到广泛的重视，并有初步的应用，但是缺乏系统的理论分析。,2023/9/23,第5页,主要内容,引言刚性桩复合地基在软土路基处理的现状及基本形式刚性桩复合地基在路基处理中的关键问题工程实例研究结论,2023/9/23,第6页,应用现状,刚性桩复合地基（也可称之为复合桩基）在工民建中应用时，通常采用桩筏（板）的形式，通过筏（板）将上部荷载充分传递到桩上面，如果直接将这种形式应用到路堤上，则造价过于昂贵。,2023/9/23,第7页,应用形式之一,刚性桩复合地基应用到高速公

3、路中通常会采用两种形式：一种是在桩顶（通常是预应力管桩、钻孔桩等刚度较大的桩）在上部填土和桩头之间可以设置一层或多层加筋材料以将更多的荷载传递到桩上。,管桩大面积的应用是本届年会的特点之一！,2023/9/23,第8页,国外应用的现状,这种形式在德国、瑞典、挪威、美国、日本、东南亚地区有着广泛的应用。其中英国有专门的设计规范（BS8006）德国也有设计规范（EBGEO2002),2023/9/23,第9页,国内的应用现状,沪宁高速公路扩建、杭甬高速公路拓宽工程的一期工程，上海F1赛车场软土路基也都采用了预应力管桩加土工织物的处理形式。东南大学岩土所在连盐高速公路中就PTC预应力管桩复合地基在深

4、厚海相软土中的应用进行了研究。,2023/9/23,第10页,应用基本形式二,另一种形式就是采用CFG桩（或低强度素混凝土桩），通过合理的设置垫层的材料、厚度以及调整桩间距，将更多的荷载传递到桩体中去。,2023/9/23,第11页,国内应用现状,CFG桩复合地基最先在新台高速公路软基处理上进行系统试验和研究，取得了许多有益的成果。接着国内多条高速公路，如京珠(北京-珠海)高速公路粤境南(汤塘-太和)第26标段、淮安-盐城高速公路淮安四合同段、北京至承德高速公路(一期)第六合同段 连盐高速公路中采用了这种复合地基处理形式。,2023/9/23,第12页,主要内容,引言刚性桩复合地基在软土路基处

5、理现状及基本形式刚性桩复合地基在路基处理中的关键问题工程实例研究结论,2023/9/23,第13页,关键问题,刚性桩复合地基应用到路基处理当中，其沉降及不均匀沉降小、地基处理深度大、复合地基承载力大、造价比较适中等突出优点的非常显著的，关键是如何控制造价，以便于其推广应用。其中控制造价的关键因素就是桩间距，如何合理的确定桩间距就成为了刚性桩复合地基在高速公路软土路基处理中的首要问题。这也就涉及到两个基本问题，一个是荷载传递机理的分析；二就是沉降及工后沉降的计算和预测问题。,2023/9/23,第14页,荷载传递机理,刚性桩复合地基应用到路基处理当中，通常间距较大，而且带有桩帽（可称为桩承式路堤

6、），其受力较为复杂，桩间土上部的路堤土体和桩帽顶部土体的差异沉降会使桩顶水平面上一定范围内路堤填料产生应力重分布。,2023/9/23,第15页,土拱理论,土拱效应形成后，路堤荷载向桩顶转移的大小与路堤填料的性质、填料的高度、桩间距和桩帽的大小有关。工程中关心的是桩间距和桩帽大小的选择问题。桩间距过大，桩帽过小，土拱效应不足，桩间土承受荷载太大，桩顶和桩间土差异沉降超出允许范围，路堤顶面产生“蘑菇”状突起；反之，则达不到桩承式路堤应有的经济效果。,2023/9/23,第16页,土拱理论研究现状,太沙基最早研究了平面土拱效应。在Liang和Zeng以及Chen和Martin等人工作的基础上，Lo

7、w曾经用模型试验研究了砂填料在桩梁(桩顶用梁连接)上部的平面土拱效应。Hewlett通过模型试验，分析了砂填料在正方形布置下，路堤中的空间土拱效应。,2023/9/23,第17页,研究现状,陈云敏、贾宁等从单桩有效处理范围内路堤受力平衡出发，改进了Hewlett的空间土拱极限分析方法，研究了桩帽大小、桩间距和填料内摩擦角对桩体荷载分担比的影响，并与Hewlett的极限分析方法结果作了对比，绘制了桩体荷载等值线图。,2023/9/23,第18页,主要内容,引言刚性桩复合地基在软土路基处理现状及基本形式刚性桩复合地基在路基处理中的关键问题工程实例研究结论,2023/9/23,第19页,工程实例研究

8、,PTC预应力管桩试验段位于连盐高速公路灌云四-2标新沂河特大桥北桥头（K32+759.6K32+933.55）。,2023/9/23,第20页,地质情况,2023/9/23,第21页,刚性桩复合地基设计参数,设计采用的PTC管桩直径为400mm，壁厚70mm，桩长24m，由两节12m长的组成，桩距为2.0m、2.5m、3.0m，混凝土强度等级C60，分上、下两节施工，采用端板焊接接头，桩底开口未设桩靴，采用的施工方法为锤击法。,2023/9/23,第22页,桩帽下土压力的变化曲线,2023/9/23,第23页,沉降观测曲线,2023/9/23,第24页,侧斜,2023/9/23,第25页,主

9、要内容,引言刚性桩复合地基在软土路基处理现状及基本形式刚性桩复合地基在路基处理中的关键问题工程实例研究结论,2023/9/23,第26页,结论,刚性桩复合地基近几年在我国高速公路软基处理中就有了初步的应用，但是目前没有统一的设计规范，大多根据经验来设计，造成了许多不必要的浪费。,2023/9/23,第27页,结论,本文分析了刚性桩在高速公路软土路基处理中的应用问题，并指出了其中的主要问题，最后给出了一个典型的工程实例，给出了工程地质资料和设计参数，并提供了沉降和侧向变形资料，说明了应用的可行性。但是刚性桩复合地基性状十分复杂，其工作机理及沉降计算方法有待进一步的研究分析。,2023/9/23,第28页,致谢,感谢出席会议的各位专家学者！恳请批评指正！,