深厚软土路基中刚性桩桩网路基设计

深厚软土路基中刚性桩桩网路基设计

陈阳

四川川铁工程设计咨询有限责任公司 四川成都610000

摘要：刚性桩桩网路基设计通过在深厚软土地基中安装桩网来分散荷载，减小沉降，提高路基的稳定性。这种方法不仅可以有效地提高道路的承载能力，还可以降低路基沉降的风险，延长道路的使用寿命。然而，深厚软土路基中刚性桩桩网路基设计也面临着一些挑战，如桩的布设密度、桩身的强度和稳定性等。因此，对于深厚软土路基中刚性桩桩网路基设计的研究和优化是至关重要的。本文将探讨刚性桩桩网路基设计的原理和优势，并介绍一些常见的设计方法和技术。希望通过对深厚软土路基中刚性桩桩网路基设计的研究，能够为道路建设提供更可靠和经济的解决方案。

关键词：深厚软基；刚性桩；桩网路基

引言

由于软土地区土壤的强度较低，传统的路基设计方法往往无法满足承载要求。而刚性桩桩网路基设计通过刚性桩的作用，可以将上部结构的荷载传递到更深的土层中，从而提高整个路基的承载能力。其次，由于软土地区土壤的压缩性较大，传统的路基设计方法往往会出现较大的沉降问题。而刚性桩桩网路基设计通过刚性桩的作用，可以减小路基的沉降变形，保证道路的平稳性和舒适性。由于软土地区土壤的侧向稳定性较差，传统的路基设计方法往往会导致路基的侧向位移和倾斜变形，进而影响道路的使用寿命和安全性。而刚性桩桩网路基设计通过刚性桩和桩网的作用，可以有效抵抗土体的侧向位移和倾斜，提高路基的整体稳定性。

1. 道路软基处理方案

道路软基处理是指在道路建设中针对土质软弱、承载力不足的地基进行加固和处理的技术措施。它能够有效地提高道路的承载力和稳定性，保障道路的正常使用和安全运行。在软基处理方案中，水泥搅拌桩方案、水泥粉煤灰碎石桩方案以及刚性桩桩网方案被广泛应用和验证。

水泥搅拌桩是一种通过将水泥与土壤充分混合形成桩体，在地下起到加固和改良软基的作用。该方案对于土层较浅或者土壤松软的地区特别适用。在施工过程中，首先使用可调节的搅拌桩机进行搅拌，将水泥与土壤混合，并在搅拌过程中形成桩体。这样可以增强土壤结构的稳定性，提高承载能力。该方案具有施工简便、工期短、效果显著等优点。然而，需要注意的是，在选择水泥搅拌桩方案时，要根据具体地质条件和工程要求进行合理的设计和施工。

水泥粉煤灰碎石桩方案是一种通过将水泥、粉煤灰和碎石等材料混合后灌入桩孔，在固化过程中形成桩体的处理方法。水泥能够提高土壤的强度和稳定性，粉煤灰具有改良土壤的作用，碎石则能够填充孔隙并增加桩体的稳定性。这种方案适用于土层较深或者需要加固较深层的软基处理。水泥粉煤灰碎石桩方案具有施工简单、效果显著、经济实用等特点。在选择材料比例和施工工艺时，需要根据实际情况进行合理调整，以达到最佳的加固效果。

刚性桩桩网方案是一种利用钢筋混凝土桩和横向连接构件形成的立体桩网结构，用于加固和分散土壤荷载的一种方法。该方案适用于承受大荷载的场所，如桥梁、高速公路等。刚性桩桩网可以提供较大的承载力和刚度，有效地分散土壤荷载并降低沉降[1]。该方案施工过程相对复杂，需要进行桩身的钻孔、灌注混凝土、钢筋的绑扎等工序。然而，它能够提供更为稳定和可靠的基础支撑，保证道路的长期使用。

2. 刚性桩桩网路基设计
   1. 桩网路基荷载设计值

通过现场勘测和岩土实验室测试，获取软土地质参数和力学性质。这包括软土的孔隙比、含水量、抗剪强度等指标。通过对大量土样进行试验，可以获取到代表软土特性的数据。

考虑桩身侧阻力的计算。在深厚软土路基中，桩身的侧阻力对整个桩网路基的承载能力起着重要作用。侧阻力的计算需要综合考虑土体的抗剪强度和桩身所受土压力，可以采用经验公式或基于数值模拟的方法进行计算。

进行地基动力性能测试。在桩网路基的设计过程中，需要考虑到路基在地震或其他外力作用下的响应。通过进行地基动力性能测试，包括地震波传播特性、动力特性等，可以确定桩网路基的荷载值。

结合设计规范和安全系数，对桩网路基的荷载值进行合理确定。设计规范对于不同类型的工程和地质条件，有相应的荷载规定和安全系数要求。根据具体情况，结合设计规范中的要求，确定桩网路基的荷载值。

进行桩周土体的变形观测。为了验证设计计算的合理性和准确性，需要对桩周土体的变形进行观测。通过对变形监测数据进行分析和比对，可以验证桩网路基设计的可靠性，并进行必要的调整和修正。

2.2明确桩径和壁厚

确定桩径要根据地基条件、荷载要求和工程经济性进行综合考虑。一般来说，桩径的确定主要依据有两个方面：一是保证桩的承载能力，二是满足抗浮、抗倾覆和抗侧移等要求。对于深厚软土路基，桩的直径较大可以增加桩与土壤的摩擦力，提高承载能力，但同时也会增加工程造价和难度。因此，需要进行桩径的经济性分析和综合比较，得出最优的设计方案。桩的直径可以通过以下公式计算：

d=2×(Qs/π×fs)

其中，d表示桩的直径，Qs为单桩承载力，fs为允许应力。

确定桩壁厚要根据桩的受力情况和材料强度来考虑。桩壁厚的大小直接关系到桩的承载能力和稳定性。一般来说，桩壁厚的设计应满足以下两个方面的要求：一是要能够承受设计荷载，抵抗弯曲和剪切力，保证桩的强度和稳定性；二是要考虑桩的制作、施工和材料成本等因素，寻求经济性最优解。在确定桩壁厚时，可以采用经验公式或者进行有限元分析，考虑到荷载情况和地基特点综合计算得出。

桩的壁厚可以通过以下公式进行计算：

t=(D×fck)/(7.5×γc×C1)

其中，t表示壁厚，D为桩的直径，fck为混凝土的抗压强度，γc为混凝土的密度，C1为修正系数。

2.3明确桩长

明确桩长需要考虑以下几个因素：土层特性、路基荷载、桩的直径和材料特性等。针对软土地区，土层的厚度和强度往往较低，因此需要选择适当的桩长来确保路基的稳定性。根据土层的力学参数和路基荷载的大小，可以采用以下公式来计算桩长：

桩长=(P×L)/(A×q)

其中，P为单桩的水平力，L为桩的长度，A为桩的截面面积，q为单位面积上的荷载。这个公式可以根据实际情况进行调整和修正，以满足设计要求。

此外，在确定桩长时还需要考虑桩与土壤之间的摩擦力和端阻力。这些力的大小与桩身的长度有关，通常会采用经验公式进行估算。例如，可以使用桩侧摩阻力经验公式来计算侧向摩阻力的大小。在设计中还应考虑到桩之间的间距和布置方式。合理的桩间距和布置方式可以减小荷载对路基的集中作用，提高整个桩网路基的稳定性和承载能力[2]。

2.4桩间距

软土的强度较低，容易发生沉降和变形，因此在设计桩间距时，应充分考虑软土的承载能力。根据软土的物理和力学性质，可以通过现场勘测和试验获得和计算软土的承载力指标，以确定合适的桩间距。不同的道路类型和荷载要求对路基的设计有不同的要求，需要根据实际情况确定桩间距。例如，高速公路和铁路等大型交通工程对路基的要求更高，通常需要设计更紧密的桩间距，以增加路基的稳定性和承载能力。桩可以采用不同的布置方式，如等距布置、变距布置或者错落布置等。根据具体项目的条件和要求，选择合理的桩布置方式，并结合软土地质特征和荷载要求，确定适当的桩间距。在设计过程中还需考虑桩间距与桩身直径的比值，以确保桩的承载能力和相邻桩之间的相互影响。对于特殊情况下的深厚软土路基，可以采用加固措施来提高整体的稳定性。例如，可以在桩周围设置土工合成材料，增加土体的整体强度和刚度，从而减小桩间距，提高桩网的受力性能。

2.5设计桩帽大小

在确定桩帽数量和位置时，应根据工程的要求和设计荷载来确定。通常情况下，桩帽的间距应适当，既要考虑经济性，又要保证桩能够均匀地分布在软土层中，并承受相应的荷载。桩帽的大小设计需要考虑桩的直径、长度、材料强度等因素。一般来说，桩的直径应足够大，以增加桩的承载能力和稳定性。对于较深软土层，可以选择采用较长的桩长，以便将荷载逐渐传递到更深的土层中。在选用桩材料时，应考虑其抗弯和抗压能力，确保桩帽的稳定性和耐久性。此外，桩帽的形状也需要注意。通常情况下，桩帽可以选择圆形、方形或矩形等形状，根据具体情况来确定[3]。桩帽的底部应与桩身连接紧密，以确保荷载的均匀传递。在桩帽顶部，可以设置相应的承载平台，以方便道路结构的连接和施工操作。最后，在进行桩帽大小设计时，需要进行合理的计算和分析。可以利用桩基础设计软件或相关规范进行计算，考虑桩的承载能力、变形和沉降等因素，以确保桩帽的尺寸满足安全和可靠的要求。

3.结束语

深厚软土路基中采用刚性桩桩网路基设计可以有效地提高路基的稳定性和承载能力。刚性桩桩网路基设计的关键技术包括刚性桩和桩网的布置方案和参数的确定。刚性桩桩网路基设计具有提高路基稳定性和承载能力的优点，但也存在设计难度大、施工复杂和成本较高的局限性。需要继续研究优化设计方法、开展试验研究和探索应用范围，为深厚软土路基的设计和施工提供科学依据和技术支持。

参考文献

[1]方国华.刚性桩桩网路基法在深厚软土路基中的设计分析[J].建材与装饰，2020（16）：227-228.

[2]林苗.浅谈刚性桩桩网路基法在深厚软土路基中的设计应用[J].江西建材，2019（11）：58-60.

[3]李淑敏，秦龙.刚性桩在高路堤软土路基适用性研究[J].山东交通科技，2018（2）：6-9