本發(fā)明涉及一種樁承變剛度加筋墊層復(fù)合地基及其施工方法，適用于土木工程-地基基礎(chǔ)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

目前，土木工程中復(fù)合地基設(shè)計理論都是基于剛性基礎(chǔ)下復(fù)合地基研究成果提出的，柔性基礎(chǔ)下復(fù)合地基研究成果較少。剛性基礎(chǔ)與柔性基礎(chǔ)下的復(fù)合地基是不同的，存在著較大差異：1、樁荷載集中系數(shù)、樁土荷載比、樁土應(yīng)力比等無論發(fā)展規(guī)律還是量值都有很大差異；樁對復(fù)合地基承載力的貢獻(xiàn)，剛性基礎(chǔ)要大于柔性基礎(chǔ)。2、柔性基礎(chǔ)與剛性基礎(chǔ)下的復(fù)合地基的破壞機(jī)理不同。剛性基礎(chǔ)下樁土變形一致，在相同的變形時，樁首先承受較大荷載，并首先進(jìn)入極限狀態(tài)，隨總荷載的增加，樁土應(yīng)力比先增大再減小；柔性基礎(chǔ)下樁土變形可相對自由發(fā)展，土首先承擔(dān)較大荷載，并隨荷載增加率先進(jìn)入極限狀態(tài)，樁土應(yīng)力比呈現(xiàn)先遞減后上升的趨勢。為了協(xié)調(diào)樁土受力，充分發(fā)揮兩者的潛力，需要根據(jù)兩種基礎(chǔ)特點(diǎn)對墊層進(jìn)行設(shè)計。

與本發(fā)明最接近的是樁網(wǎng)復(fù)合地基和樁承式路堤(以下簡稱“樁承堤”)。

在樁承堤中荷載通過土拱作用和土工格柵加筋墊層兜提作用傳遞到剛性樁上，樁間土不直接參與承擔(dān)荷載，荷載全部由樁承擔(dān)，因此樁承堤中的樁應(yīng)是端承剛性樁。樁網(wǎng)復(fù)合地基中加筋墊層下樁間土直接參與承擔(dān)荷載，荷載由樁和樁間土共同承擔(dān)，樁網(wǎng)復(fù)合地基中的樁一般應(yīng)是摩擦型樁，如采用端承樁則應(yīng)根據(jù)加筋墊層的協(xié)調(diào)能力保守估計樁間土分擔(dān)荷載。

樁承式路堤在樁頂設(shè)置加筋體，上部路堤荷載通過加筋體傳遞到樁上，其實質(zhì)是利用樁來承擔(dān)上部路堤荷載，對于樁間土承載力基本不予考慮，因此用樁量非常大，不符合節(jié)能減排的趨勢，此外該技術(shù)對上部路堤高度有最低要求，達(dá)不到此要求，就形不成土拱，隨之而來的樁土差異沉降會導(dǎo)致路面結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞，限制了其應(yīng)用。

樁網(wǎng)復(fù)合地基在樁頂設(shè)置加筋碎石墊層，考慮利用樁間土承載力，用樁量雖然減少了，但仍存在樁間土承載力的發(fā)揮和路面工后差異沉降控制兩者難以統(tǒng)一的問題：樁間土承載能力的發(fā)揮必然伴隨著較大的沉降，會導(dǎo)致路面產(chǎn)生較大的差異沉降，影響車輛的安全運(yùn)行。樁頂設(shè)置剛度較大的加筋墊層能夠有效控制差異沉降，但其有限的協(xié)調(diào)變形能力反過來又影響了樁間土承載能力的發(fā)揮。這一矛盾使樁網(wǎng)復(fù)合地基的應(yīng)用受到限制。樁網(wǎng)復(fù)合地基同樣存在上部路堤填土高度限制的問題。

綜上，已有技術(shù)存在不足有：1、用樁量大；2、填土高度限制；3、樁間土承載力發(fā)揮不足；4、路面差異沉降不易控制。對于路堤、糧庫、油罐、堆場、機(jī)場跑道等基礎(chǔ)設(shè)施及構(gòu)筑物來講，這些問題直接影響到設(shè)施的正常使用，或是耗資較大。

解決上述問題的關(guān)鍵環(huán)節(jié)在于提高加筋墊層的調(diào)節(jié)能力，目前已有技術(shù)均未解決此問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種樁承變剛度加筋墊層復(fù)合地基及其施工方法，通過分層次調(diào)節(jié)樁頂加筋墊層的剛度，解決用樁量大、路堤高度限制、樁間土承載力發(fā)揮不足、路面差異沉降不易控制等問題。

本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的：一種樁承變剛度加筋墊層復(fù)合地基，包括剛性樁復(fù)合地基層、砂石層、加筋碎石層、水泥穩(wěn)定碎石層；其中，所述剛性樁復(fù)合地基層包括地基土層以及設(shè)置在地基土層中的剛性樁；所述加筋碎石層包括第一層土工格柵、碎石層、第二層土工格柵。

優(yōu)選地，所述砂石層、加筋碎石層以及水泥穩(wěn)定碎石層的厚度均為150mm～300mm，所述砂石層中粒料最大粒徑不大于20mm，所述加筋碎石層和所述水泥穩(wěn)定碎石層中的碎石的最大粒徑不大于37.5mm，級配良好。

優(yōu)選地，所述加筋碎石層中的土工格柵為雙向抗拉材料，其具有低蠕變性、耐老化的特點(diǎn)。

優(yōu)選地，所述水泥穩(wěn)定碎石層水泥摻量為5％，水泥穩(wěn)定碎石層壓實度不低于95％，級配良好。

優(yōu)選地，所述剛性樁復(fù)合地基層中，剛性樁穿過壓縮性較高土層，樁端進(jìn)入壓縮性較低、性質(zhì)良好的土層，所述剛性樁樁體為預(yù)應(yīng)力管樁，樁徑300mm至500mm，樁間距5至8倍樁徑。

本發(fā)明進(jìn)一步提供了一種樁承變剛度加筋墊層復(fù)合地基的施工方法，包括以下步驟：通過成樁機(jī)具在軟弱地基中完成剛性樁的樁體施工；鋪設(shè)150mm～300mm厚砂石層；平整壓實后鋪設(shè)第一層土工格柵；在第一層土工格柵上鋪設(shè)150～300mm厚碎石層：平整壓實后鋪設(shè)第二層土工格柵，在第二層土工格柵上攤鋪150～300mm厚水泥穩(wěn)定碎石層。

相比于現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)和不足，本發(fā)明具有以下有益效果：

本發(fā)明中的變剛度加筋墊層包括砂石層、加筋碎石層、水泥穩(wěn)定碎石層，其優(yōu)點(diǎn)在于：其剛度自下而上是逐漸增加的，墊層剛度變化上分開層次，傳力平穩(wěn)。砂石層與樁間土接觸，充分發(fā)揮樁間土承載力，減少用樁量，拉大樁間距(一般復(fù)合地基樁間距為3～4d，d為樁徑，本發(fā)明樁間距可達(dá)到5～8d，有效減少了用樁量)；加筋碎石層剛度適中，允許變形，起到中間調(diào)節(jié)作用，既可減小路面差異沉降，又不影響墊層協(xié)調(diào)能力的發(fā)揮；水泥穩(wěn)定碎石層因剛度大，起到了進(jìn)一步減小路面差異沉降的作用。通過以上設(shè)計既可以發(fā)掘樁間土承載潛力，同時可以減小路面差異沉降，并且不受上部填土高度限制，相對于樁承堤和樁網(wǎng)復(fù)合地基來講，應(yīng)用上更為靈活自由，適用范圍更廣；此外本發(fā)明剛性樁體為預(yù)應(yīng)力管樁，施工速度快，成樁質(zhì)量有保證也是優(yōu)點(diǎn)之一。

附圖說明

圖1是現(xiàn)有技術(shù)中樁網(wǎng)復(fù)合地基的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是現(xiàn)有技術(shù)中樁網(wǎng)復(fù)合地基加固機(jī)理示意圖。

圖3是現(xiàn)有技術(shù)中樁網(wǎng)復(fù)合地基的傳力路線示意圖。

圖4是現(xiàn)有技術(shù)中樁承式路堤的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5是現(xiàn)有技術(shù)中樁承式路堤的傳力路線示意圖。

圖6是本發(fā)明樁承變剛度加筋墊層復(fù)合地基的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7是本發(fā)明加筋碎石層的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖8是本發(fā)明樁承變剛度加筋墊層復(fù)合地基的受力機(jī)理示意圖。

圖9是實施例三中監(jiān)測斷面剖面示意圖。

圖10是實施例三中a區(qū)、b區(qū)、d區(qū)的土壓力盒埋設(shè)位置示意圖。

圖11是實施例三中c1區(qū)的土壓力盒埋設(shè)位置示意圖。

圖12是實施例三中c2區(qū)的土壓力盒埋設(shè)位置示意圖。

圖13是實施例三中K12+469斷面表面沉降曲線。

圖14是實施例三中各斷面差異沉降曲線。

圖15是實施例三中K12+469土壓力過程曲線。

圖16是實施例三中K12+504土壓力過程曲線。

圖17是實施例三中K12+540土壓力過程曲線。

圖18是實施例三中K12+579土壓力過程曲線。

圖19是實施例三中四斷面樁土應(yīng)力比～時間曲線。

圖20是實施例三中K12+469斷面?zhèn)认蛭灰剖疽鈭D。

圖21是實施例三中K12+504斷面?zhèn)认蛭灰剖疽鈭D。

圖22是實施例三中K12+540斷面?zhèn)认蛭灰剖疽鈭D。

圖23是實施例三中K12+579斷面?zhèn)认蛭灰剖疽鈭D。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及具體實施方式以及實施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施方式以及實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

現(xiàn)有技術(shù)中樁網(wǎng)復(fù)合地基的結(jié)構(gòu)如圖1所示，其中h為樁頂至上等沉面距離，L1為等沉面以上樁長，L為全部樁長，1為樁端至下等沉面距離；其設(shè)計原理為：樁土剛度不同，變形不協(xié)調(diào)，在路基填土及地基內(nèi)部形成了三個等沉降面。上部荷載由樁土共同承擔(dān)。土承擔(dān)荷載越多，沉降越大，樁土之間的差異沉降也就越大，需設(shè)置一定剛度的加筋墊層進(jìn)行調(diào)節(jié)；其加固機(jī)理示意圖如圖2所示，傳力路線如圖3所示。

樁網(wǎng)復(fù)合地基的優(yōu)點(diǎn)是墊層剛度需適當(dāng)，樁土變形應(yīng)協(xié)調(diào)，加固機(jī)理較復(fù)雜，缺點(diǎn)為存在樁間土承載力的發(fā)揮和路面工后差異沉降控制兩者難以統(tǒng)一的問題。

現(xiàn)有技術(shù)中樁承式路堤的結(jié)構(gòu)如圖4所示，其中D為樁間距，b為土拱高度，h為路堤高度，F(xiàn)1為由土工格柵承擔(dān)的荷載，F(xiàn)2為由土拱承擔(dān)的荷載，L為全部樁長，L1為等沉面以上的樁長；其設(shè)計原理為：由于樁土剛度不同，變形不協(xié)調(diào)，樁間土下沉，路基填土內(nèi)形成土拱，上部荷載由土拱和設(shè)置于樁頂?shù)耐凉じ駯懦袚?dān)，但最終都傳遞到樁上，樁頂設(shè)置樁帽的作用是使樁盡可能承擔(dān)多數(shù)荷載，填土厚度達(dá)到一定數(shù)值方可形成穩(wěn)定土拱，樁承式路堤的傳力路線如圖5所示。

樁承式路堤的優(yōu)點(diǎn)是加固機(jī)理簡單明確，缺點(diǎn)是荷載全由樁承擔(dān)，用樁量大，土拱對填土高度有要求，否則容易形成差異沉降，應(yīng)用受限。

樁承堤和樁網(wǎng)復(fù)合地基的相關(guān)性質(zhì)如表1所示。

表1：樁承堤和樁網(wǎng)復(fù)合地基性質(zhì)比較

本發(fā)明樁承變剛度加筋墊層復(fù)合地基及其施工方法是通過分層次調(diào)節(jié)樁頂加筋墊層的剛度，解決用樁量大、路堤高度限制、樁間土承載力發(fā)揮不足、路面差異沉降不易控制等問題。

如圖6所示，本發(fā)明的樁承變剛度加筋墊層復(fù)合地基自下而上依次包括剛性樁復(fù)合地基層1、砂石層2、加筋碎石層3、水泥穩(wěn)定碎石層4；其中，所述剛性樁復(fù)合地基層1包括地基土層11以及設(shè)置在地基土層11中的剛性樁12；所述加筋碎石層3自下而上依次包括第一層土工格柵31、碎石層32、第二層土工格柵33，如圖7所示；水泥穩(wěn)定碎石層4上為構(gòu)筑物5。

在本發(fā)明的樁承變剛度加筋墊層復(fù)合地基中，砂石層2、加筋碎石層3以及水泥穩(wěn)定碎石層4的厚度均為150mm～300mm，所述砂石層2中粒料最大粒徑不大于20mm，所述砂石層2的形成過程為靜力壓實，夯實比不大于0.9；所述加筋碎石層3和所述水泥穩(wěn)定碎石層4中的碎石的最大粒徑不大于37.5mm，級配良好；加筋碎石層3中的碎石層32采用靜力壓實，夯實比不大于0.9；所述加筋碎石層3中的土工格柵為雙向抗拉材料，其具有低蠕變性、耐老化的特點(diǎn)；所述水泥穩(wěn)定碎石層4水泥摻量為5％，水泥穩(wěn)定碎石層4壓實度不低于95％，級配良好；所述剛性樁復(fù)合地基層1中，剛性樁12穿過壓縮性較高土層，樁端進(jìn)入壓縮性較低、性質(zhì)良好的土層，所述剛性樁12樁體為預(yù)應(yīng)力管樁，樁徑300mm至500mm，樁間距5至8倍樁徑。

本發(fā)明的樁承變剛度加筋墊層復(fù)合地基的施工方法包括以下步驟：通過成樁機(jī)具在軟弱地基中完成剛性樁12的樁體施工；鋪設(shè)150mm～300mm厚砂石層2，所述砂石層2采用靜力壓實，夯實比不大于0.9；平整壓實后鋪設(shè)第一層土工格柵31；在第一層土工格柵31上鋪設(shè)150～300mm厚碎石層32，碎石層32采用靜力壓實，夯實比不大于0.9；平整壓實后鋪設(shè)第二層土工格柵33，在第二層土工格柵33上攤鋪150～300mm厚水泥穩(wěn)定碎石層4，水泥穩(wěn)定碎石層4采用機(jī)械攤鋪碾壓，壓實度不低于95％。

在本發(fā)明樁承變剛度加筋墊層復(fù)合地基及其施工方法中，砂石層2剛度相對較低，原因在于其狀態(tài)相對較為松散，材料的強(qiáng)度相對較低；加筋碎石層3剛度相對較高，原因來自于兩方面，一方面是碎石材料本身，一方面是由于土工格柵31和33等加筋體對碎石的約束，使加筋碎石層3整體工作機(jī)理如同柔性梁板一樣；水泥穩(wěn)定碎石層4剛度最高，原因在于水泥穩(wěn)定碎石層4是以級配碎石作骨料，采用一定數(shù)量的膠凝材料和足夠的灰漿體積填充骨料的空隙，按嵌擠原理攤鋪壓實，其壓實度接近于密實度，強(qiáng)度主要靠碎石間的嵌擠鎖結(jié)原理，同時有足夠的灰漿體積來填充骨料的空隙；它的初期強(qiáng)度高，并且強(qiáng)度隨齡期而增加很快結(jié)成板體，因而具有較高的強(qiáng)度，抗?jié)B度和抗凍性較好。

綜合比較三種墊層，在同樣條件下，砂石層2剛度＜加筋碎石層3剛度＜水泥穩(wěn)定碎石層4剛度，因而本發(fā)明的復(fù)合地基其剛度自下而上是逐漸增加的，墊層剛度變化上分開層次，傳力平穩(wěn)；砂石層2與樁間土接觸，充分發(fā)揮樁間土承載力，拉大樁間距，減少用樁量(一般復(fù)合地基樁間距為3～4d，d為樁徑，本發(fā)明樁間距可達(dá)到5～8d，有效減少了用樁量)；加筋碎石層3剛度適中，允許變形，起到中間調(diào)節(jié)作用，既可減小路面差異沉降，又不影響加筋碎石層3協(xié)調(diào)能力的發(fā)揮；水泥穩(wěn)定碎石層4因剛度大，起到了進(jìn)一步減小路面差異沉降的作用。通過以上設(shè)計既可以發(fā)掘樁間土承載潛力，同時可以減小路面差異沉降，并且不受上部填土高度限制，相對于樁承堤和樁網(wǎng)復(fù)合地基來講，應(yīng)用上更為靈活自由，適用范圍更廣；本發(fā)明對路面差異沉降進(jìn)行有效控制，保證了交通安全運(yùn)營，極其適用于低填方路堤，適合作為糧庫、油罐、堆場等構(gòu)筑物5的地基處理；此外本發(fā)明剛性樁12體為預(yù)應(yīng)力管樁，施工速度快，成樁質(zhì)量有保證也是優(yōu)點(diǎn)之一。本發(fā)明樁承變剛度加筋墊層復(fù)合地基的受力機(jī)理如圖8所示。

下面通過具體實施例對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的說明。

實施例一：

某場地軟土厚度11m，包括淤泥、淤泥質(zhì)細(xì)砂、粘土層，采用本發(fā)明設(shè)計樁長16m，采用預(yù)應(yīng)力管樁，樁徑400mm，間距2.5m，管樁穿過軟土層進(jìn)入下臥砂質(zhì)粘土層5m，場地整平后鋪設(shè)200mm厚砂石層2；平整壓實后鋪設(shè)第一層土工格柵31；在第一層土工格柵31中鋪設(shè)150mm厚碎石層32；平整壓實后鋪設(shè)第二層土工格柵33，在第二層土工格柵33上攤鋪150mm厚水泥穩(wěn)定碎石層4，壓實；形成樁承變剛度加筋墊層復(fù)合地基后，在上面設(shè)置填土層或直接設(shè)置面層，建造糧庫、堆場等，符合設(shè)計功能要求。

在本實施例中的剛性樁復(fù)合地基層1形成過程中，管樁樁端穿過壓縮性較高的土層，進(jìn)入壓縮性相對較低，性質(zhì)良好土層，管樁與土聯(lián)合承載形成復(fù)合地基。樁端持力層位置和設(shè)計樁長應(yīng)根據(jù)地質(zhì)資料和試樁結(jié)果確定，飽和黏土地層管樁沉樁施工時，應(yīng)以設(shè)計樁長控制為主，工藝試樁確定的收錘標(biāo)準(zhǔn)或壓樁力控制為輔的方法控制施工樁長。

實施例二：

在軟土地區(qū)擬建高等級公路100km，設(shè)基底寬20m，假定地基處理用深層攪拌樁法，樁間距為通常的1.2m，則需用樁140萬根，僅樁一項就需投資7億元人民幣；但若按本發(fā)明成果設(shè)計，在保證行車安全的情況下把樁間距適當(dāng)調(diào)大，則地基處理費(fèi)用即可大幅度降低。據(jù)測算，樁間距調(diào)至2.5～3.0m，可減少投資率30％～40％，同時樁體施工質(zhì)量也有保證。

實施例三：

某高速公路試驗段，全長148.5m，共分為四標(biāo)段，四段處理方式各有不同，每個路段均設(shè)置有重點(diǎn)斷面，并埋設(shè)了監(jiān)測儀器。

試驗段工程地質(zhì)情況如下：

1.素填土：0～3.2米，褐黃色，很濕，主要由砂、頁巖風(fēng)化殘積土及砂土回填組成，約含15％硬質(zhì)物，土質(zhì)結(jié)構(gòu)疏松。

2.粉質(zhì)黏土：3.20～4.30米，灰黃色，軟塑，土質(zhì)不均勻，局部夾薄層砂土，土質(zhì)黏性較差，手感粗糙。

3.中砂：4.3～6.9米，灰白色，灰黃色，飽和松散，質(zhì)較純，局部含少量黏性土，顆粒均勻，分選性好。

4.黏土：6.9～11.80米，灰黃色，青灰色，軟塑，土質(zhì)較均勻，黏性好，韌性強(qiáng)，含少量砂。

5.粗砂：11.80～13.40米，灰黃色，飽和松散，石英顆粒不均勻，分選性差，其中孔深12.20～12.60m為淤泥質(zhì)土，呈軟塑狀。

6.強(qiáng)風(fēng)化炭質(zhì)灰?guī)r：13.40～14.00米，灰黑色，巖石風(fēng)化強(qiáng)烈，裂隙極發(fā)育，巖芯呈半巖半土狀或巖碎塊狀，手折易斷，約含30％強(qiáng)～弱風(fēng)化巖塊，錘擊易碎。

各標(biāo)段處理形式如表2。

表2：各標(biāo)段處理形式

本實施例中采用PHC管樁直徑400mm，樁長11～14m，間距為2.5m，三角形布置。路堤填土高度4.5m。管樁穿過軟土層進(jìn)入下臥粗砂層3m，場地整平后鋪設(shè)200mm厚砂石層2；平整壓實后鋪設(shè)第一層土工格柵31；在第一層土工格柵31中鋪設(shè)150mm厚碎石層32；平整壓實后鋪設(shè)第二層土工格柵33，在第二層土工格柵33上攤鋪150mm厚水泥穩(wěn)定碎石層4，壓實。形成樁承變剛度加筋墊層復(fù)合地基后，在上面填筑路堤。

在本實施例中，剛性樁復(fù)合地基層形成過程為管樁樁端穿過壓縮性較高的土層，進(jìn)入壓縮性相對較低，性質(zhì)良好土層，管樁與土聯(lián)合承載形成復(fù)合地基。砂石層2其形成過程為靜力壓實，夯實比不大于0.9，砂石層2粒料最大粒徑不大于20mm。加筋碎石層3其形成過程為鋪設(shè)第一層土工格柵31、鋪設(shè)碎石層32、靜力壓實，夯實比不大于0.9，鋪設(shè)第二層土工格柵33，其中碎石最大粒徑不大于37.5mm，級配良好。所述水泥穩(wěn)定碎石層4其形成過程為采用機(jī)械攤鋪碾壓，水泥摻量為5％，碎石最大粒徑不大于37.5mm，級配良好，水泥穩(wěn)定碎石層4壓實度不低于95％。

如圖9所示，在各個標(biāo)段中部各設(shè)置1個監(jiān)測斷面，用于對比不同處理形式的加固效果，每個監(jiān)測斷面設(shè)置以下監(jiān)測儀器：

1.表面沉降：每個監(jiān)測斷面設(shè)置2組表面沉降板6，分別設(shè)在路中心和坡肩處，每組3塊，分別設(shè)在4根樁對角線交點(diǎn)處和樁頂上。

2.土壓力盒：a區(qū)、b區(qū)、d區(qū)，每個監(jiān)測斷面設(shè)置16只土壓力盒8。土壓力盒8分2層布置，分別在土工格柵31上和土工格柵31下，每層8只土壓力盒8，其中2只土壓力盒8布設(shè)在2根樁的樁頂上方，6只土壓力盒8布設(shè)在樁之間。c區(qū)的監(jiān)測斷面設(shè)置32只土壓力盒8，分兩個區(qū)域埋設(shè)計為c1區(qū)和c2區(qū)。c1區(qū)土壓力盒8分3層布置，分別布設(shè)在樁帽下、土工格柵31下和土工格柵31上，每層8只土壓力盒8，其中2只土壓力盒8布設(shè)在1個樁帽上(或下)，6只土壓力盒8布設(shè)在樁之間；c2區(qū)土壓力盒8分為1層，共8只，2只土壓力盒8布設(shè)在1個樁帽上(或下)，6只土壓力盒8布設(shè)在樁之間，如圖10至圖12所示。

3.測斜：在每個監(jiān)測斷面的坡角附近設(shè)置一孔測斜管7，測斜管7以進(jìn)入軟土層下面的硬土層1～4m或進(jìn)入風(fēng)化巖層，且不得短于管樁的長度。

表3：各斷面土壓力盒編號匯總表

試驗成果分析

一、沉降分析

由于各斷面表面沉降較小，沉降量一般在100mm左右，不方便對比，選取K12+469斷面對表面沉降的性狀作一個說明。以右樁間土的沉降為例，由圖13可以看到，樁間土的沉降曲線有明顯的直線段和臺階，說明沉降具有一定的間歇性。

選取K12+504、K12+540、K12+579斷面繪制差異沉降曲線過程圖進(jìn)行對比分析，以路中為例。

由圖14可以看到：和樁網(wǎng)復(fù)合地基K12+504及樁承堤K12+540相比，樁承變剛度加筋墊層復(fù)合地基K12+579減小差異沉降的效果最為顯著，約20mm。樁承堤效果次之，樁網(wǎng)復(fù)合地基的效果最小，穩(wěn)定后的截面差異沉降在40mm左右。因此在填土高度小于1.5m的低矮路堤中，樁承堤和樁網(wǎng)復(fù)合地基技術(shù)應(yīng)用受限，樁承變剛度加筋墊層復(fù)合地基的優(yōu)勢更為明顯。

二、土壓力分析

選取具有代表性數(shù)據(jù)，對樁網(wǎng)復(fù)合地基、樁承堤、樁承變剛度加筋墊層復(fù)合地基的土壓力～時間曲線進(jìn)行分析。

由圖15～圖18可以看到土壓力隨加載增長。加載過程中，樁頂?shù)耐翂毫?shù)據(jù)較快的增長，隨后增長的速率減緩，而樁間土土壓力數(shù)據(jù)在加載的前期存在明顯的極值，而后逐漸減小，直至一段時間后繼續(xù)緩慢增長，反映了樁土應(yīng)力的一次較大調(diào)整過程。說明在加載的前期，土層由于瞬時沉降而下沉，并與管樁產(chǎn)生一定的錯動，樁頂產(chǎn)生上刺入變形，加筋墊層將大部分荷載傳向剛度較大的管樁上，導(dǎo)致土壓力到達(dá)峰值后的急劇下降；由于散體材料的滾動調(diào)節(jié)作用，土層承擔(dān)荷載才逐漸增加?？烧J(rèn)為樁體的這一時期的刺入是復(fù)合地基協(xié)調(diào)作用的第一個階段，是由于土體的瞬時沉降引起的。

土壓力峰值以樁網(wǎng)復(fù)合地基K12+469最為顯著，且出現(xiàn)的時間也較早，其次是K12+504斷面、K12+579斷面、而K12+540斷面(加設(shè)樁帽斷面)最不顯著。說明了K12+469斷面的處理方式在前期的應(yīng)力調(diào)節(jié)較大，樁承堤的K12+540斷面樁土應(yīng)力調(diào)整在前期幅度小，說明在前期加載樁體刺入量小，樁體與樁間土同步沉降或樁體沉降大于樁間土的沉降，由于變形差較小，土體承擔(dān)的荷載逐漸增加。樁承變剛度加筋墊層復(fù)合地基K12+579斷面樁土應(yīng)力調(diào)整幅度介于樁網(wǎng)復(fù)合地基和樁承堤之間。

三、樁土應(yīng)力比分析

通過對樁承變剛度加筋墊層復(fù)合地基和現(xiàn)有技術(shù)(樁承堤和樁網(wǎng)復(fù)合地基)的樁土應(yīng)力比進(jìn)行分析，可以了解樁、土在加載過程中及滿載狀態(tài)下分擔(dān)荷載的變化情況。

從圖19可以看到：四個斷面中以樁承堤的K12+540斷面的樁土應(yīng)力比最大，達(dá)到了53，且加載前期板頂產(chǎn)生應(yīng)力集中，應(yīng)力比大于60，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于一般復(fù)合地基3～20的比值，也即樁承擔(dān)了大部分荷載，土的承載力發(fā)揮不足。樁網(wǎng)復(fù)合地基(K12+469和K12+504)樁土應(yīng)力比在20左右，相對較低，土的承載力發(fā)揮較多。樁承變剛度加筋墊層復(fù)合地基(K12+579)處于樁網(wǎng)復(fù)合地基和樁承堤之間，樁、土荷載分配較為合理，土的承載力發(fā)揮在合理水平。

四、側(cè)向位移分析

從測斜數(shù)據(jù)圖20至圖23來看，樁承變剛度加筋墊層復(fù)合地基控制路基側(cè)向位移效果最為顯著，其次是樁承堤，樁網(wǎng)復(fù)合地基側(cè)向位移最大。測斜數(shù)據(jù)體現(xiàn)了地基的穩(wěn)定性。

五、結(jié)論

本實施例中，樁承變剛度加筋墊層復(fù)合地基和現(xiàn)有技術(shù)(樁承堤和樁網(wǎng)復(fù)合地基)相比，有以下特點(diǎn)：

(一)樁承變剛度加筋墊層復(fù)合地基減小截面差異沉降的效果最為顯著，樁承堤的效果次之，樁網(wǎng)復(fù)合地基效果最小。

(二)樁承堤樁土應(yīng)力比最大，說明樁承擔(dān)了大部分荷載，土的承載力發(fā)揮不足，導(dǎo)致用樁量較多。樁網(wǎng)復(fù)合地基樁土應(yīng)力比相對較低，土的承載力發(fā)揮較多。樁承變剛度加筋墊層復(fù)合地基處于樁網(wǎng)復(fù)合地基和樁承堤之間，樁、土荷載分配較為合理，土的承載力發(fā)揮在合理水平，用樁量保持合理水平。

(三)樁承變剛度加筋墊層復(fù)合地基控制路基側(cè)向位移效果最為顯著，其次是樁承堤，樁網(wǎng)復(fù)合地基側(cè)向位移最大。

以上特點(diǎn)解決了樁承堤用樁量大，填土高度受限制，樁間土承載力發(fā)揮不足，樁網(wǎng)復(fù)合地基路面差異沉降不易控制等問題。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。