種新型復(fù)合地基處理方式

1、.一種新型復(fù)合地基處理方式 摘要：本文介紹了一種新型的地基處理方式螺紋塑料套管現(xiàn)澆混凝土樁（Plastic Tube Cast-in-place Concrete Pile，簡(jiǎn)稱PTCC樁）的技術(shù)經(jīng)濟(jì)特點(diǎn)，并結(jié)合相關(guān)工程的實(shí)際情況，分析其適用范圍，為類似的工程中的地基處理提供一定的經(jīng)驗(yàn)。 關(guān)鍵詞：PTCC高速公路軟基經(jīng)濟(jì)對(duì)比 1 引言 我國(guó)的高速公路的建設(shè)在已有20多年的歷程，隨著國(guó)家投資力度的加大，高速公路的建設(shè)日新月異。 由于高速公路的車輛運(yùn)行速度快，考慮行車的舒適度、安全性，對(duì)路面的工后沉降、差異沉降提出了較高的要求和控制標(biāo)準(zhǔn)。在這種情況下，針對(duì)高速公路沉降控制的地基處理也相應(yīng)的提出了較

2、高要求。 江蘇沿海地帶水網(wǎng)發(fā)達(dá)，軟土分布廣，土層多為淤泥、淤泥質(zhì)粘土及淤泥質(zhì)粉土層，屬于飽和的正常壓密軟粘土，這類土具有含水量高、壓縮性大、滲透系數(shù)小、靈敏度高、強(qiáng)度低和厚度不均等特點(diǎn)。在這些軟土分布廣泛的區(qū)域上修建的高速公路，路基沉降的有效控制是工程建設(shè)成功的重要保證，需要根據(jù)軟土所處層位、厚度、性質(zhì)的不同，針對(duì)性的采用恰當(dāng)?shù)牡鼗幚矸桨浮?地基處理要做到確保工程質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)合理和技術(shù)先進(jìn)。工程地質(zhì)條件千變?nèi)f化，各地施工機(jī)械條件、技術(shù)水平、建筑材料品種價(jià)格差異很大，在選用處理方法時(shí)需因地制宜。地基處理方法很多（按加固原理的不同分為：置換、排水固結(jié)、加固土樁、粒料樁、加筋、強(qiáng)夯等），每種方法都有

3、一定適用范圍、局限性和優(yōu)缺點(diǎn),因此應(yīng)繼續(xù)加強(qiáng)地基處理新技術(shù)的研究和推廣，進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，提高工程的技術(shù)含量，節(jié)省工程造價(jià)。 2PTCC樁設(shè)計(jì) 1、PTCC樁的構(gòu)成 PTCC樁是一種承載力高、不會(huì)由于振動(dòng)擠土斷樁、成樁質(zhì)量可靠、對(duì)周圍環(huán)境影響小、施工快速方便的地基處理方法。 PTCC樁由預(yù)制樁尖、螺紋塑料套管、混凝土、蓋板組成。 圖1PTTC樁的構(gòu)成 各組成部分如下： 圖2預(yù)制樁尖、塑料套管 圖3樁冒 2、 適用范圍 1）PTCC樁一般要求地基軟土下部有硬土層或相對(duì)硬土層，并選擇承載力相對(duì)較高的土層作為樁端持力層，樁端嵌入持力層深度（不小于0.5m）。 2）PTCC樁一般采用160mm的樁體

4、直徑，由于直徑較小，加固深度也多在22m以內(nèi)。 3）PTCC樁適用于處理淤泥、淤泥質(zhì)土、粉土、飽和黃土、軟粘性土及無(wú)流動(dòng)地下水的松散砂土等軟弱地基。 3、PTCC樁的作用模式 PTCC樁與墊層、土工織物構(gòu)成樁承式加筋路堤。 根據(jù)試驗(yàn)情況樁尖可由鋼板或鋼板混凝土制作，采用如下兩種形式，并與套管緊密連接。 3、設(shè)計(jì)計(jì)算方法 承載力和沉降按照樁承式加筋路堤的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。沉降計(jì)算采用Boussinesq應(yīng)力解與Mindlin應(yīng)力解聯(lián)合求解地基中的附加應(yīng)力，然后用分層綜合法計(jì)算基礎(chǔ)沉降的方法。 1）承載力計(jì)算方法 （1） 單樁極限承載力計(jì)算 根據(jù)樁周土的側(cè)阻力特征值及樁端土的承載力特征值，利用

5、下式可以求出自由單樁承載力設(shè)計(jì)值： 式中單樁豎向承載力特征值（ ）； 樁的周長(zhǎng)（ ）；樁長(zhǎng)范圍內(nèi)所劃分的土層數(shù)；樁周第i層土的側(cè)阻力特征值； 樁長(zhǎng)范圍內(nèi)第i層土的厚度（ ）； 樁端地基土未經(jīng)修正的承載力特征值（ ），可按現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB 50007）的有關(guān)規(guī)定確定；樁端天然地基土的承載力折減系數(shù)，可取0.40.6。 此外還應(yīng)根據(jù)樁身材料的極限抗壓強(qiáng)度求單樁極限承載力： 式中: q樁體極限抗壓強(qiáng)度。的最終取值為 。 （2） 復(fù)合地基承載力計(jì)算 PTCC樁復(fù)合地基的承載力可以按照下式進(jìn)行計(jì)算： 式中 復(fù)合地基承載力特征值（ ）； 面積置換率；單樁豎向承載力特征值（ ）；樁的截

6、面積（ ）；樁間土承載力折減系數(shù)，宜按地區(qū)經(jīng)驗(yàn)取值，如無(wú)經(jīng)驗(yàn)時(shí)可取0.750.95，天然地基承載力較高時(shí)取大值； 處理后樁間土承載力特征值（ ），宜按當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)取值，如無(wú)經(jīng)驗(yàn)時(shí)，可取天然地基承載力特征值。 其中面積置換率 為： 其中為樁體的橫斷面面積， 為單樁控制面積，當(dāng)樁為正方形布置時(shí) 。 為提高計(jì)算的準(zhǔn)確性，計(jì)算中各參數(shù)的取值應(yīng)結(jié)合該地區(qū)試樁資料、沉降觀測(cè)資料，并結(jié)合地區(qū)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行確定。若資料缺乏，也可各折減系數(shù)都取為1，即不折減；安全系數(shù)取2以上。 表1某斷面承載力計(jì)算過(guò)程 2）沉降計(jì)算方法 沉降計(jì)算采用Boussinesq應(yīng)力解與Mindlin應(yīng)力解聯(lián)合求解地基中的附加應(yīng)力，然后用分層綜合

7、法計(jì)算基礎(chǔ)沉降的方法。沉降主要由樁身壓縮量、 樁端壓縮層產(chǎn)生的沉降、樁間土產(chǎn)生的沉降。沉降計(jì)算過(guò)程比較煩瑣，可以通過(guò)相關(guān)程序計(jì)算或在實(shí)際使用時(shí)可考慮忽略樁身壓縮量，近似計(jì)算，精度可以滿足工程需要。 4、PTCC樁施工工藝流程 圖4PTCC樁施工工藝流程 1）先平整場(chǎng)地，鋪設(shè)墊層，放線布置樁位。 2）制作樁尖，樁尖采用鋼板或鋼筋混凝土制作，并設(shè)置有固定套管的裝置，與套管緊密連接。 3）塑料套管準(zhǔn)備，對(duì)套管進(jìn)行試驗(yàn)和尺寸檢測(cè)，根據(jù)加固樁長(zhǎng)的要求，將出廠的套管切割成合適長(zhǎng)度。 4）樁機(jī)就位，合理布置施打順序。 5）放置套管。 6）拔鋼管。將鋼管拔出而將塑料套管留在地下，移機(jī)至下一個(gè)樁位，重復(fù)上道工序

8、，繼續(xù)埋設(shè)套管。 7）截樁和檢查套管的深度。 8）安制樁帽外模。 9）放置鋼筋。在套管頂部放置一定長(zhǎng)度的鋼筋，并與樁帽鋼筋相連，鋼筋均勻插設(shè)、并適當(dāng)橫向聯(lián)結(jié)固定。 10）集中填充混凝土成樁。將合適流動(dòng)性的混凝土（塌落度建議為1820cm左右）澆注在套管中，然后用專用加長(zhǎng)振動(dòng)棒對(duì)填充的混凝土進(jìn)行振搗密實(shí)，并進(jìn)行混凝土補(bǔ)充，使混凝土填充滿整個(gè)塑料套管其頂部高度與樁帽頂高齊平為準(zhǔn)。 11）樁體檢測(cè)。待樁體強(qiáng)度到一定要求后可對(duì)成樁進(jìn)行檢測(cè)。 3PTCC樁與常用樁型的比較 PTCC樁施工方法簡(jiǎn)便、施工機(jī)械輕便，質(zhì)量檢測(cè)簡(jiǎn)單，具有如下特點(diǎn)： 1、與水泥攪拌樁等柔性樁相比 1）樁身采用混凝土成樁，其樁體強(qiáng)度

9、超過(guò)水泥土樁的強(qiáng)度，可以獲得更高的承載力和更小的變形，能把上部荷載更好的傳遞到下部承載較好的硬土層；加固效果要好于水泥攪拌樁。 從造價(jià)上來(lái)說(shuō)，單延米樁46元/m的費(fèi)用是高于水泥攪拌樁33元/m，但由于其采用較大的布樁間距；其綜合造價(jià)實(shí)際上類似于水泥攪拌樁甚至低于水泥攪拌樁復(fù)合地基。 2）從質(zhì)量控制上來(lái)說(shuō)，水泥攪拌樁的質(zhì)量特別是處理深度較深時(shí)不易控制，強(qiáng)度差異大，而PTCC樁質(zhì)量容易控制。 3）水泥攪拌樁的處理有效深度淺，一般處理深度15m18m，而PTCC樁處理深度深，最深可達(dá)25m。 2、與預(yù)應(yīng)力管樁相比 1）采用現(xiàn)澆工藝后不需要象預(yù)制樁一樣樁內(nèi)采用大量鋼筋和大型運(yùn)輸、機(jī)械設(shè)備以及高額的運(yùn)輸

10、費(fèi)用。 2）靜力壓樁式施工設(shè)備笨重，場(chǎng)地要求高，設(shè)備運(yùn)進(jìn)運(yùn)出難度大，移位困難，成本高。 3）預(yù)應(yīng)力管樁一般按設(shè)計(jì)長(zhǎng)度配樁生產(chǎn)，在工程地質(zhì)復(fù)雜，軟土深度變化較大地段，存在截樁造成預(yù)應(yīng)力損失、工序復(fù)雜及材料浪費(fèi)的問(wèn)題。PTCC樁采用現(xiàn)場(chǎng)現(xiàn)澆的方式就可以精確控制打設(shè)深度。 3、PTCC樁與常規(guī)樁型施工速度的比較 表2施工速度對(duì)比表 樁型 每天的施工數(shù)量（m/d） PTCC樁 1000以上 水泥攪拌樁 300 預(yù)應(yīng)力管樁 1000 從上表中看以看出，PTCC樁的施工工藝中套管和現(xiàn)澆混凝土是分開實(shí)施的，決定了施工速度相對(duì)比較快。 4、PTCC樁的其它特點(diǎn) 1）其套管表面帶有螺紋，這樣與表面光滑的樁體相比

11、有較大的樁側(cè)摩阻力和承載力。 2）樁體直徑?。?6cm）及靜壓設(shè)備，這樣打設(shè)時(shí)擠土小，對(duì)周圍環(huán)境影響小，在加寬工程以及周圍有建筑物結(jié)構(gòu)物的情況下，更加具有優(yōu)勢(shì)。 3）除了可以打設(shè)豎直樁外，還可以根據(jù)要求打設(shè)斜樁，應(yīng)用范圍較大。 4）PTCC樁有其適用性，由于直徑小，因此一般要求樁底存在著較好的持力層，如相對(duì)較硬的粘土、砂礫層等，或者能提供較大摩擦力的較厚土層。另外若受到較大水平力時(shí)，除了套管外，還可在樁體內(nèi)適當(dāng)加筋以提高抗彎力。 5、PTCC樁與常規(guī)樁型的經(jīng)濟(jì)比較 選取江蘇境內(nèi)泰州長(zhǎng)江公路大橋接線一段軟土典型段落，進(jìn)行方案的經(jīng)濟(jì)比較。填土高度約3.6m，處理深度約16m；其中PTCC、預(yù)應(yīng)力管

12、樁矩形布置，水泥攪拌樁梅花型布置。 從下表中看以看出，在處理1222m的深層軟土?xí)r，PTCC樁與預(yù)應(yīng)力管樁、水泥攪拌樁相比，有造價(jià)上的優(yōu)勢(shì)。 表3經(jīng)濟(jì)比較表 段落 填土高度（m） PTCC樁 預(yù)應(yīng)力管樁 水泥攪拌樁 間距 樁長(zhǎng) 造價(jià) 間距 樁長(zhǎng) 造價(jià) 間距 樁長(zhǎng) 造價(jià) K64+880.1K64+934.4 3.60 1.7 15.6 69.5 2.5 16 97.9 1.4 15.6 78.6 K64+934.4K64+984.4 3.70 1.5 15.6 88.3 2.5 16 103.0 1.2 15.6 107.8 K64+994.3K65+044.3 3.70 1.5 15.6 88.3 2.5 16 103.0 1.2 15.6 107.8 K65+044.3K65+094.3 3.80 1.7 15.6 69.5