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摘要：近年来，在沿海地区公路建设蓬勃发展。其中，高等级道路所占的比重也越来越大。这一区域地质情况复杂多变，软土分布广泛且层厚很深。尤其是临近桥头两端的高填方路基段，填方大，附加荷载大。必须对天然地基进行处理，才能满足道路工后沉降和边坡稳定的要求。刚性桩复合地基特别适用于处理深厚软土地基，是处理高等级道路桥头路段的有效方法之一。
关键词 ：刚性桩复合地基；软基处理；应用
刚性桩复合地基是处理高等级道路桥头路段的方法之一，有着工期短、效果好等优点。下面通过某沿海高等级道路的桥头路段地基处理工程实例，简述刚性桩复核地基的应用。
1工程概况
工程实例位于某沿海城市。道路等级是城市主干道，道路红线宽度为60m，双向六车道。临近某跨越河涌的桥头路段的填方高度大，路面设计标高与自然地面标高相差达6.0m。
根据野外钻探揭露，场地内第四系自上而下依次为：素填土①、耕表土②、淤泥③-1、淤泥质细砂③-2、亚粘土③-3、淤泥③-4、亚粘土④-1、细砂④-2、中砂④-3、淤泥质土④-4、亚粘土④-5、粉细砂④-6、淤泥质土④-7、砾砂④-10、亚粘土⑤、强风化花岗片麻岩⑥-1。其中，淤泥、淤泥质土、淤泥质细砂等不良软弱地基土层厚度，含有较多有机质，具有腥臭味；而亚粘土及中、细砂等多为夹层，厚度小，不连续。最不利钻孔的深厚软弱地基总厚度达30多米。
由于工程场地处于海陆交互相软土地基深厚，总厚度深达30多米，且地面以上为桥头路段，填方高，附加荷载大。在这种情况下，常用的深层搅拌法、CFG桩处理深度难以达到要求；而堆载预压排水固结法又需要很长的施工期，均不能满足工程需要。建议推荐采用刚性桩复合地基法处理，刚性桩采用预应力管桩。
2 设计资料
已知路基填料 (6.0-0.66)×19=101.46Kpa；路面结构0.66×22=14.52Kpa；荷载合计 101.46+14.52=115.98Kpa。故此，处理后的刚性桩复合地基承载力特征值取120Kpa较为合理。
3 预应力管桩计算
3.1 基本资料
桩型：AB型 ，桩径：0.4m，桩壁厚：9.5cm ，桩距：2.5m，布置方式：正方形布置按照廣东省标准《锤击式预应力混凝土管桩基础技术规程》（DBJ/T 15-22-2008）执行。
3.2 单桩竖向承载力标准值
=×0.4×0.95×[(15×14.7)+ (30×11.1)+ (20×5.7)+ (35×1.0)]+1.0×4400××0.42
=1390.863KN
3.3 单桩竖向承载力设计值
R1=Quk/Rsp=1390.863/1.6=869.29KN
R2=Quk/Rsp=1390.863/1.65=842.95KN
R1＞R2，故取预应力管桩单桩竖向承载力R=842.95KN
（本计算采用最不利钻孔，其中淤泥、淤泥质土、淤泥质细砂等软弱土层总厚度约32.5m。拟用最大桩长Lp=40m的预应力混凝土管桩。）
3.4刚性桩复合地基的计算
预应力管桩复合地基承载力特征值，应通过现场复合地基载荷试验确定，设计时也可按下式估算:
将基本条件：m=d2/de2=0.42/(1.13×2.5)2=0.02β=0.9
R=842.95KNfsk=43.3KpaAp=×0.42=0.1256m2
可得：fspk=172.42Kpa>115.98Kpa
故此，预应力管桩（PHC桩）设计满足刚性桩复合地基承载力能满足桥头段高填方路基的要求。
由于预应力管桩等刚性桩桩端都进入较好的持力层（强风化花岗岩片麻层），故此沉降很小，不再独立计算。
3.5刚性桩褥垫层的作用
褥垫层技术是刚性桩复合地基的一个核心技术，复合地基的许多特性都与褥垫层有关。褥垫层在刚性桩复合地基中主要有以下几种作用。
（1）保证桩与桩间土共同承担荷载。
（2）调整桩、土荷载分担比。
（3）减少桩顶水平应力集中的作用。
（4）减小基础底面应力集中。
桩顶铺设50cm厚碎石垫层作为褥垫层。分别于桩顶褥垫层15cm，30cm处设置两层高强钢塑双向土工格栅。高强钢塑双向土工格栅的具体指标见表1如下：
表1 土工格栅指标
3.6 预应力管桩设计参数
工程中，与桥头相邻的部分路段且靠近桥头20m范围内采用预应力管桩处理地基。预应力管桩设计参数如下：
（1）设计桩型为AB型。桩径40cm，壁厚9.5cm。桩距采用2.5m，单桩竖向承载力设计值840KN，刚性桩复合地基承载力≥120KPa。
（2）设计桩长应穿透软弱进入下卧持力层（以最终1m桩长的锤击数为标准）。桩尖采用钢板制作，根据《锤击式预应力混凝土管桩基础技术规程》和地质条件选用。
（3）预应力管桩桩帽进行现浇施工，强度为C20。桩帽尺寸140cm×140cm×30cm。
4工程应用
工程中，预应力管桩采用锤击灌入法施工。具体施工工序如下：
（1）试桩----工程桩施工前应根据地质情况，在桥头两侧各选取2根桩进行工艺试桩，确定贯入度、持力层的强度、桩的承载力等重要参数。在试桩过程中采用高应变动测法配合测试。
（2）打桩----凡桩距等于或小于2.5D及承台下桩数多于9根的,均应采取跳打方式施工。预应力管桩施工前，先对桥台钻孔灌注桩放样，根据需要适当调整管桩布设间距，使得管桩与灌注桩之间有适当的净距，但桩总数保持不变，以保证管桩的施工不影响桥台桩基。预应力管桩施工应从桥台部位向背离桥台方向施工。
（3）接桩----下节桩施打后露出地面约0.6m时即可接桩。每根桩须对照地质钻探资料预计总长,选用合理的桩节组合,以使接桩次数尽量少。接桩采用机械快速接头法，桩端端头板和接头连接槽及连接销，按企业产品标准选用。接桩采用焊接接桩法:下节桩桩头须设导向箍以保证上下桩节找平接直,上下节桩之间的间隙应用铁片全部填实焊牢,然后沿圆周对称点焊 六处,待上下桩节固定后再拆除导向箍,继而分层对称施焊。每个接头的焊缝不得少于两层,每层焊缝的接头应错开,焊缝须饱满,不得出现夹渣或气孔等缺陷。施焊完毕须自然冷却8分钟后方可继续施工。
（4）送桩----本工程采用的管桩允许送桩,送桩须使用专用的送桩器，送桩深度不超过4m，但必须保证截桩头的要求。管桩内充满水时,严禁送桩作业。
（5）截桩头----最后一节桩之桩顶须高出设计桩顶标高1.5倍桩径长度以供截桩之用,截桩须用专用截桩机。
（6）引孔----当设计要求或施工需要用引孔法打桩时，应在打(压) 桩施工前于该桩位处预先钻孔,钻孔孔径不大于D-5cm,采用螺旋钻机成孔,孔深满足达到设计深度。
（7）填灌砼----桩端持力层为易受地下水浸湿软化层，在桩施打（压）完毕后立即往管内填灌细石砼，砼强度等级为C30，灌注高度不少于1.0m。
（8）浇桩帽----浇筑混凝土等级为C20。桩体嵌入深度不小于5cm。
5 质量检验
（1）施工单位必须对每根桩做好一切施工记录,记录内容包括:桩的节数、每节长度、总锤击数、最后一米锤击数、最后三阵每阵(10击)时的平均贯入度等,并将有关资料整理成册,提交有关部门检查及验收。
（2）最后贯入度不宜小于20mm/10击。最后灌入读宜连续测量3次，当每一阵贯入度逐次递减并达到收锤标准时即可收锤。当持力层为较薄的强风化岩层且下卧层为中、微风化岩层时，最后贯入度可适当减少，但不宜小于15mm/10击，此时宜量测一阵锤的贯入度，若达到收锤标准即可收锤。
（3）管桩生产厂家的产品必须通过省级或省级以上的鉴定，管桩混凝土强度不低于C80。
（4）刚性复合地基承载力检测采用静荷载试验检测；管桩的完整性检测采用低应变动力检测。各项检测方法的检测频率、检测数量详见下表2：
表2 检测数据
检测方法 检测频率
静荷载试验 1%，且不少于3点
低应变检测 不少于总桩数的20%
6 结语
本工程已通车两年，采用刚性桩复合地基处理的桥头路段处理效果良好，路桥差异沉降小，无明显的桥头跳车现象。实践证明刚性桩复合地基处理深厚的软弱地基，施工工期短、施工质量可靠、处理效果好，在深厚软弱地基覆盖的桥头高填方路段值得积极探索、积累经验和推广。
参考文献:
[1] 吴春林,闫明礼.CFG 桩及其复合地基水平荷载作用下性状[J].工程勘察,1996,(4):18–21.
[2] 龚晓南. 地基处理技术发展与展望[M]. 北京：中国水利水电出版社，2004.
[3] 师旭超.高速公路软土路基处理现状分析[J].铜业工程，2005（1）.
关键词 ：刚性桩复合地基；软基处理；应用
刚性桩复合地基是处理高等级道路桥头路段的方法之一，有着工期短、效果好等优点。下面通过某沿海高等级道路的桥头路段地基处理工程实例，简述刚性桩复核地基的应用。
1工程概况
工程实例位于某沿海城市。道路等级是城市主干道，道路红线宽度为60m，双向六车道。临近某跨越河涌的桥头路段的填方高度大，路面设计标高与自然地面标高相差达6.0m。
根据野外钻探揭露，场地内第四系自上而下依次为：素填土①、耕表土②、淤泥③-1、淤泥质细砂③-2、亚粘土③-3、淤泥③-4、亚粘土④-1、细砂④-2、中砂④-3、淤泥质土④-4、亚粘土④-5、粉细砂④-6、淤泥质土④-7、砾砂④-10、亚粘土⑤、强风化花岗片麻岩⑥-1。其中，淤泥、淤泥质土、淤泥质细砂等不良软弱地基土层厚度，含有较多有机质，具有腥臭味；而亚粘土及中、细砂等多为夹层，厚度小，不连续。最不利钻孔的深厚软弱地基总厚度达30多米。
由于工程场地处于海陆交互相软土地基深厚，总厚度深达30多米，且地面以上为桥头路段，填方高，附加荷载大。在这种情况下，常用的深层搅拌法、CFG桩处理深度难以达到要求；而堆载预压排水固结法又需要很长的施工期，均不能满足工程需要。建议推荐采用刚性桩复合地基法处理，刚性桩采用预应力管桩。
2 设计资料
已知路基填料 (6.0-0.66)×19=101.46Kpa；路面结构0.66×22=14.52Kpa；荷载合计 101.46+14.52=115.98Kpa。故此，处理后的刚性桩复合地基承载力特征值取120Kpa较为合理。
3 预应力管桩计算
3.1 基本资料
桩型：AB型 ，桩径：0.4m，桩壁厚：9.5cm ，桩距：2.5m，布置方式：正方形布置按照廣东省标准《锤击式预应力混凝土管桩基础技术规程》（DBJ/T 15-22-2008）执行。
3.2 单桩竖向承载力标准值
=×0.4×0.95×[(15×14.7)+ (30×11.1)+ (20×5.7)+ (35×1.0)]+1.0×4400××0.42
=1390.863KN
3.3 单桩竖向承载力设计值
R1=Quk/Rsp=1390.863/1.6=869.29KN
R2=Quk/Rsp=1390.863/1.65=842.95KN
R1＞R2，故取预应力管桩单桩竖向承载力R=842.95KN
（本计算采用最不利钻孔，其中淤泥、淤泥质土、淤泥质细砂等软弱土层总厚度约32.5m。拟用最大桩长Lp=40m的预应力混凝土管桩。）
3.4刚性桩复合地基的计算
预应力管桩复合地基承载力特征值，应通过现场复合地基载荷试验确定，设计时也可按下式估算:
将基本条件：m=d2/de2=0.42/(1.13×2.5)2=0.02β=0.9
R=842.95KNfsk=43.3KpaAp=×0.42=0.1256m2
可得：fspk=172.42Kpa>115.98Kpa
故此，预应力管桩（PHC桩）设计满足刚性桩复合地基承载力能满足桥头段高填方路基的要求。
由于预应力管桩等刚性桩桩端都进入较好的持力层（强风化花岗岩片麻层），故此沉降很小，不再独立计算。
3.5刚性桩褥垫层的作用
褥垫层技术是刚性桩复合地基的一个核心技术，复合地基的许多特性都与褥垫层有关。褥垫层在刚性桩复合地基中主要有以下几种作用。
（1）保证桩与桩间土共同承担荷载。
（2）调整桩、土荷载分担比。
（3）减少桩顶水平应力集中的作用。
（4）减小基础底面应力集中。
桩顶铺设50cm厚碎石垫层作为褥垫层。分别于桩顶褥垫层15cm，30cm处设置两层高强钢塑双向土工格栅。高强钢塑双向土工格栅的具体指标见表1如下：
表1 土工格栅指标
3.6 预应力管桩设计参数
工程中，与桥头相邻的部分路段且靠近桥头20m范围内采用预应力管桩处理地基。预应力管桩设计参数如下：
（1）设计桩型为AB型。桩径40cm，壁厚9.5cm。桩距采用2.5m，单桩竖向承载力设计值840KN，刚性桩复合地基承载力≥120KPa。
（2）设计桩长应穿透软弱进入下卧持力层（以最终1m桩长的锤击数为标准）。桩尖采用钢板制作，根据《锤击式预应力混凝土管桩基础技术规程》和地质条件选用。
（3）预应力管桩桩帽进行现浇施工，强度为C20。桩帽尺寸140cm×140cm×30cm。
4工程应用
工程中，预应力管桩采用锤击灌入法施工。具体施工工序如下：
（1）试桩----工程桩施工前应根据地质情况，在桥头两侧各选取2根桩进行工艺试桩，确定贯入度、持力层的强度、桩的承载力等重要参数。在试桩过程中采用高应变动测法配合测试。
（2）打桩----凡桩距等于或小于2.5D及承台下桩数多于9根的,均应采取跳打方式施工。预应力管桩施工前，先对桥台钻孔灌注桩放样，根据需要适当调整管桩布设间距，使得管桩与灌注桩之间有适当的净距，但桩总数保持不变，以保证管桩的施工不影响桥台桩基。预应力管桩施工应从桥台部位向背离桥台方向施工。
（3）接桩----下节桩施打后露出地面约0.6m时即可接桩。每根桩须对照地质钻探资料预计总长,选用合理的桩节组合,以使接桩次数尽量少。接桩采用机械快速接头法，桩端端头板和接头连接槽及连接销，按企业产品标准选用。接桩采用焊接接桩法:下节桩桩头须设导向箍以保证上下桩节找平接直,上下节桩之间的间隙应用铁片全部填实焊牢,然后沿圆周对称点焊 六处,待上下桩节固定后再拆除导向箍,继而分层对称施焊。每个接头的焊缝不得少于两层,每层焊缝的接头应错开,焊缝须饱满,不得出现夹渣或气孔等缺陷。施焊完毕须自然冷却8分钟后方可继续施工。
（4）送桩----本工程采用的管桩允许送桩,送桩须使用专用的送桩器，送桩深度不超过4m，但必须保证截桩头的要求。管桩内充满水时,严禁送桩作业。
（5）截桩头----最后一节桩之桩顶须高出设计桩顶标高1.5倍桩径长度以供截桩之用,截桩须用专用截桩机。
（6）引孔----当设计要求或施工需要用引孔法打桩时，应在打(压) 桩施工前于该桩位处预先钻孔,钻孔孔径不大于D-5cm,采用螺旋钻机成孔,孔深满足达到设计深度。
（7）填灌砼----桩端持力层为易受地下水浸湿软化层，在桩施打（压）完毕后立即往管内填灌细石砼，砼强度等级为C30，灌注高度不少于1.0m。
（8）浇桩帽----浇筑混凝土等级为C20。桩体嵌入深度不小于5cm。
5 质量检验
（1）施工单位必须对每根桩做好一切施工记录,记录内容包括:桩的节数、每节长度、总锤击数、最后一米锤击数、最后三阵每阵(10击)时的平均贯入度等,并将有关资料整理成册,提交有关部门检查及验收。
（2）最后贯入度不宜小于20mm/10击。最后灌入读宜连续测量3次，当每一阵贯入度逐次递减并达到收锤标准时即可收锤。当持力层为较薄的强风化岩层且下卧层为中、微风化岩层时，最后贯入度可适当减少，但不宜小于15mm/10击，此时宜量测一阵锤的贯入度，若达到收锤标准即可收锤。
（3）管桩生产厂家的产品必须通过省级或省级以上的鉴定，管桩混凝土强度不低于C80。
（4）刚性复合地基承载力检测采用静荷载试验检测；管桩的完整性检测采用低应变动力检测。各项检测方法的检测频率、检测数量详见下表2：
表2 检测数据
检测方法 检测频率
静荷载试验 1%，且不少于3点
低应变检测 不少于总桩数的20%
6 结语
本工程已通车两年，采用刚性桩复合地基处理的桥头路段处理效果良好，路桥差异沉降小，无明显的桥头跳车现象。实践证明刚性桩复合地基处理深厚的软弱地基，施工工期短、施工质量可靠、处理效果好，在深厚软弱地基覆盖的桥头高填方路段值得积极探索、积累经验和推广。
参考文献:
[1] 吴春林,闫明礼.CFG 桩及其复合地基水平荷载作用下性状[J].工程勘察,1996,(4):18–21.
[2] 龚晓南. 地基处理技术发展与展望[M]. 北京：中国水利水电出版社，2004.
[3] 师旭超.高速公路软土路基处理现状分析[J].铜业工程，2005（1）.