桩网复合路基桩顶差异沉降控制方法

摘要

本发明涉及路基桩施工，尤其涉及路基桩顶沉降控制方法。一种桩网复合路基桩顶差异沉降控制方法，它包括如下步骤：步骤一：分析道路地质勘查报告，设计桩网及上部褥垫层；步骤二：结合施工可能误差及后续场界条件变化进行沉降风险评估；步骤三：桩顶系梁或板带混凝土截面及配筋设计；步骤四：按顺序完成桩网、系梁及褥垫层施工。本发明从滨海相淤泥软土区路基处理的工程实践中产生，主要解决长久桩网差异沉降问题。

说明书

技术领域

本发明涉及路基桩施工，尤其涉及路基桩顶沉降控制方法。

背景技术

桩网复合路基通常构造包括桩网体系、水平加筋褥垫层体系、回填土拱体系，其优点是利用桩网增强体将上部道路荷载均匀向地基深层传递，可提高软土地基承载力，有效控制沉降，在多软土地区广泛应用。但在深厚流塑淤泥层及持力层较薄、若场界条件下，对道路的控沉方面还是存在很多隐患，主要源于欠固结软土的远期固结沉降，桩周负摩阻的不确定性及勘查、施工误差，水平加筋褥垫层很难协调掉长期的桩体差异沉降，长期来看桩网沉降差异很难有效控制，在该类地区控沉应用成功率较低。

发明内容

本发明旨在克服现有技术的缺陷，提供一种桩网复合路基桩顶差异沉降控制方法。本发明从滨海相淤泥软土区路基处理的工程实践中产生，主要解决长久桩网差异沉降问题。

为了解决上述技术问题，一种桩网复合路基桩顶差异沉降控制方法，它包括如下步骤：

步骤一：分析道路地质勘查报告，设计桩网及上部褥垫层；

步骤二：结合施工可能误差及后续场界条件变化进行沉降风险评估；

步骤三：桩顶系梁或板带混凝土截面及配筋设计；

步骤四：按顺序完成桩网、系梁及褥垫层施工。

所述的一种桩网复合路基桩顶差异沉降控制方法，所述步骤一包括：

a)分析地质勘查报告绘制道路全幅全线软土层平面分布图，竖向软土分层厚度，注明分类软土物理力学指标，根据压缩试验确定淤泥的先期固结压力，分析淤泥的欠固结程度；核查沿线地质探孔资料，绘制道路左、右幅纵、横向分层厚度的连续曲线图。

b)根据荷载、工后沉降控制目标、持力层深度进行桩间距及桩长设计；

c)根据荷载扩散原理及单桩承载力校核确定土拱厚度及水平加筋褥垫层设置，应力扩散角取各土层的综合应力扩散角；

d)不计淤泥层对桩身的摩阻力，适当记取抛石淤泥层对桩身摩阻力；控沉计算应考虑淤泥对桩身的负摩阻力，负摩阻应力大小可按太沙基方法取十字板剪切强度值，中性点的位置可按经验取值；

e)对天然含水率ω＞50%，天然空隙比e＞1.5，塑性指数Ip>22的淤泥软土宜选择半刚性或刚性桩；

f)根据工后沉降目标、单桩荷载及“a”中软土分层类型资料，合理归并桩长，优化桩网设计。

所述的一种桩网复合路基桩顶差异沉降控制方法，所述步骤一的e)中的半刚性或刚性桩为沉管灌注素混凝土桩、预制混凝土桩或PHC管桩。

所述的一种桩网复合路基桩顶差异沉降控制方法，所述步骤二包括：

a)桩网施工必然存在一定施工偏差，包括桩长进入持力层偏差、现浇沉管桩桩身质量偏差等，应结合桩基检测结果进行承载力及控沉风险评估，对潜在的桩基沉降差异区域进行标识；

b)地质勘查报告揭示的淤泥分层厚度及持力层分层厚度、埋深等仅为有限数量勘查孔归纳的结果，必然存在地质突变区域，影响到局部片区或个别桩基的控沉能力，应进行控沉效能再评估；

c)路基沿线场界条件不同，淤泥分层厚度不同，水文条件及土层应力历史不同，场地自然沉降引起桩周负摩阻力有一定区别，会引起桩基产生差异沉降，引起路面不均匀沉降，应辨识场界条件，利用太沙基方法计算负摩阻力，并计算不同片区的群桩沉降以及相邻片区的沉降差值，标识出控沉风险区域。

所述的一种桩网复合路基桩顶差异沉降控制方法，所述步骤三包括：

a)根据步骤二所完成的评估结果，对不同类型区域桩网顶部设置钢筋混凝土板带或桩顶钢筋混凝土连系梁，低风险区域可设置薄钢筋混凝土薄板带，厚度为0.5D；高风险区设置钢筋混凝土系梁，梁高1D，系梁节点桩帽尺寸为2D,D为桩径，桩径连系梁的高宽比为2.0-3.5；对于沉管素混凝土桩网系梁、板带、桩帽混凝土强度宜高于桩基混凝土一个以上等级；

b) 根据上部传递至桩顶的荷载及步骤二所述完成的评估结果，利用位移法对系梁及薄板带进行构造配筋，按井字梁形式配筋。

c)系梁或薄板带配筋应考虑双层正、负弯矩处配筋，系梁或板带组成的网系结构可根据桩网分区设置伸缩缝。

d) 伸缩缝在近桩头一侧三分之一的桩间距范围内设置，桩网内伸缩缝梅花形错开，伸缩缝应为上下搭接相互约束但水平可自由伸缩的形式。

所述的一种桩网复合路基桩顶差异沉降控制方法，所述步骤四包括：

    a)桩网施工前宜场平到桩顶以上500mm，并确保场地平整、密实；

b)系梁及节点桩帽宜采用人工开挖土模浇筑混凝土方法，垫块严格控制钢筋保护层；

c)对桩网间土及系梁、桩帽周围进行人工再夯实，待现浇混凝土强度达到90%以上可进行上部褥垫层施工。

本发明在一般常规桩网复合地基桩网及上部褥垫层设计的基础上，特别在刚性或半刚性群桩桩顶增加钢筋混凝土板带或钢筋混凝土系梁，主要调节由于持力层软弱差异、后期淤泥软基负摩阻等引起的桩体沉降差异。解决长久桩网差异沉降问题。

附图说明：

图1为本发明示意图。

图中：1.刚性或半刚性桩体；2.桩帽；3.钢筋混凝土系梁或板带。

具体实施方式

如图1所示，本发明所述桩网复合路基桩顶差异沉降控制方法包括如下步骤：

步骤一：分析道路地质勘查报告，设计桩网及上部褥垫层；

a)分析地质勘查报告绘制道路全幅全线软土层平面分布图，竖向软土分层厚度，注明分类软土物理力学指标，根据压缩试验确定淤泥的先期固结压力，对比淤泥的先期固结压力和有效自重应力，分析淤泥的固结程度，并在平面图上标注欠固结区域；核查沿线地质探孔资料，绘制道路左、右幅纵、横向分层厚度的连续曲线图。

b)根据荷载、工后沉降控制目标、持力层深度进行桩型、桩间距及桩长设计；

c)根据荷载扩散原理确定土拱厚度及水平加筋褥垫层设置，桩顶上覆土层应力扩散角取桩顶以上各土层的综合应力扩散角，用经验公式计算土拱厚度，保证所有桩和桩间土共同承受上部传递下来的荷载，当设置土工格栅时可适当降低土拱厚度；

d)宜不计淤泥层对桩身的摩阻力，适当记取抛石淤泥层对桩身摩阻力；控沉计算应考虑淤泥对桩身的负摩阻力，由于桩顶负摩阻力的大小受桩周土层和桩端土的强度与变形性质、土层的应力历史、地面堆载的大小和范围、地下水降低的幅度和范围等因素的影响，难以精确计算负摩阻力，负摩阻力大小可按太沙基方法取十字板剪切强度值，中性点的位置可按查表取值，当桩距较小时群桩效应会减小负摩阻力，应先计算群桩效应系数，再计算单桩的负摩阻力；

e)对天然含水率ω＞50%，天然空隙比e＞1.5，塑性指数Ip>22的淤泥软土宜选择半刚性或刚性桩，如沉管灌注素混凝土桩、预制混凝土桩、PHC管桩；

f)根据工后沉降目标、单桩荷载及“a”中软土分层类型资料，合理归并桩长，优化桩网设计。

步骤二：结合施工可能误差及后续场界条件变化进行沉降风险评估；

a)桩网施工必然存在一定施工偏差，包括桩长进入持力层偏差、现浇沉管桩桩身质量偏差等，应结合桩基检测结果进行承载力及控沉风险评估，对潜在的桩基沉降差异区域进行标识；

b)地质勘查报告揭示的淤泥分层厚度及持力层分层厚度、埋深等仅为有限数量勘查孔归纳的结果，必然存在地质突变区域，影响到局部片区或个别桩基的控沉能力，应进行控沉效能再评估；

c)路基沿线场界条件不同，淤泥分层厚度不同，水文条件及土层应力历史不同，场地自然沉降引起桩周负摩阻力有一定区别，会引起桩基产生差异沉降，且超出土拱及水平褥垫层可调节范围，引起路面不均匀沉降，应辨识场界条件，预估负摩阻力，标识出控沉风险区域。

步骤三：桩顶系梁或板带混凝土截面及配筋设计；

所述步骤三桩顶系梁或板带混凝土截面及配筋设计，要求包括：

a)根据步骤二所完成的评估结果，对不同类型区域桩网顶部设置钢筋混凝土板带或桩顶钢筋混凝土连系梁，低风险区域可设置薄钢筋混凝土薄板带，厚度为0.5D（桩径）；高风险区设置钢筋混凝土系梁，梁高1D（桩径），连系梁的高宽比取2.0-3.5，系梁节点桩帽尺寸宜为2D（桩径）；对于沉管素混凝土桩网系梁、板带、桩帽混凝土强度宜高于桩基混凝土一个以上等级。

b) 根据上部传递至桩顶的荷载及步骤二所述完成的评估结果，利用位移法对系梁及薄板带进行构造配筋，按井字梁形式配筋。

    c)系梁或薄板带配筋应考虑双层正、负弯矩处配筋，系梁或板带组成的网系结构可根据桩网分区设置伸缩缝。

d) 伸缩缝宜在近桩头一侧三分之一的桩间距范围内设置，桩网内伸缩缝梅花形错开，伸缩缝应为上下搭接相互约束但水平可自由伸缩的形式。 

步骤四：按顺序完成桩网、系梁及褥垫层施工；

a)桩网施工前宜场平到桩顶以上500mm，并确保场地平整、密实。

b)系梁及节点桩帽宜采用人工开挖土模浇筑混凝土方法，垫块严格控制钢筋保护层。

c)对桩网间土及系梁、桩帽周围进行人工再夯实，待现浇混凝土强度达到90%以上可进行上部褥垫层施工。