CN106758624A - 钢筋混凝土桩‑水泥土桩分区组合式复合地基 - Google Patents

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郑刚
杨新煜
周海祚
孙佳羽
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    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01C—CONSTRUCTION OF, OR SURFACES FOR, ROADS, SPORTS GROUNDS, OR THE LIKE; MACHINES OR AUXILIARY TOOLS FOR CONSTRUCTION OR REPAIR
    • E01C3/00—Foundations for pavings
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D27/00—Foundations as substructures
    • E02D27/10—Deep foundations
    • E02D27/12—Pile foundations
    • E02D27/16—Foundations formed of separate piles

Abstract

本发明公开了一种钢筋混凝土桩‑水泥土桩分区组合式复合地基，包括外侧桩和内侧桩，外侧桩和内侧桩布置的区域为路堤所覆盖的区域，路堤边坡的边缘至路堤横截面宽度中心线的距离为A；外侧桩布置的区域是自两侧的路堤边坡向路堤横截面宽度中心线延伸至1/5A至3/4A处所占的区域；剩余的区域是内侧桩的布置区域；外侧桩采用桩间距较大的钢筋混凝土桩，内侧桩采用桩间距相对较小的水泥土桩。解决了外侧桩体容易在较大弯矩下发生脆性断裂，导致内侧桩体依次发生脆性断裂，进而导致路堤失稳、承载力大大降低的工程问题，本发明复合地基造价较低、总沉降控制效果好、可以充分利用外侧桩体抗压、抗弯承载力，安全性高。

Description

钢筋混凝土桩-水泥土桩分区组合式复合地基
技术领域
本发明涉及一种混合采用钢筋混凝土桩和水泥土桩的分区组合式复合地基，属于土建地基领域。
背景技术
近年来，随着我国高速铁路等建设的快速发展，对于路堤的建设速度以及沉降控制等提出了更高的要求。在我国沿海地区，上层土大都为饱和软粘土，土体的抗剪程度较低，排水能力较差，因而路堤容易发生失稳破坏。为适应快速建设及沉降控制的要求，刚性桩、半刚性桩复合地基得到了越来越广泛的应用，水泥土桩具有抗压承载力高，弹性模量大，造价低廉，施工速度快的特点，工程应用十分广泛，但是其竖向刚度较小，沉降控制效果较差，且其抗弯承载力较低，容易在弯曲荷载作用下因为拉应力超过其极限拉应力进而产生脆性断裂，导致其迅速丧失承载力，进而导致路堤的失稳破坏，钢筋混凝土桩具有很高的抗弯承载力及延性，当其因较大的弯曲荷载导致拉应力达到极限拉应力时，可进入塑性并且继续承载，安全性较高，但是价格相对昂贵。
在路堤填筑及使用过程中，随着路堤的不断增高以及路堤上的荷载不断增大，各桩的受力也不断增大，其中内侧桩以承受竖向轴力为主，可以有效控制路堤沉降，外侧桩承受轴力相对较小，但其承受较大弯矩，可以有效提高路堤稳定性，在较大弯矩及较小轴力的共同作用下，外侧桩首先接近其极限抗拉强度，而此时内侧桩的承载力并没有得到充分利用，如果外侧桩因抗拉强度达到极限抗拉强度发生脆性的弯曲破坏，当其破坏后，桩体内力迅速减小，对土体的约束作用迅速减弱，土体运动并与相邻内侧桩相互作用，导致内侧桩受力增大进而发生脆性的弯曲破坏，如此往复，各桩自外向内发生依次连续的弯曲破坏，最终导致路堤失稳，造成巨大人员、财产损失。与此同时，当各桩等间距布置时，内侧桩体承受竖向荷载大，易发生较大沉降，外侧桩体承受竖向荷载小，沉降相对较小，因此等间距布桩方式易引发路堤总沉降及不均匀沉降较大，影响工程的正常使用。
综上所述，如何在建设刚性桩复合地基时，使外侧及内侧桩体发挥各自作用，在控制成本的基础上提高路堤抵抗连续破坏的能力、控制路堤沉降及不均匀沉降成为了一个亟待解决的问题。
发明内容
针对上述现有技术中存在的缺点，本发明提供一种钢筋混凝土桩-水泥土桩分区组合式复合地基，其外侧桩采用具有较高抗弯承载力的钢筋混凝土桩，桩间距相对较大，可以有效提高单桩抗弯承载力，抵抗第一根桩脆性弯曲破坏的发生，其内侧桩采用造价相对低廉、成桩简便的水泥土桩，桩间距较小，从而充分发挥内侧桩体承压及控制竖向变形的特点，在不降低安全性的情况下满足经济性的要求。
为了解决上述技术问题，本发明提出的种钢筋混凝土桩-水泥土桩分区组合式复合地基，包括外侧桩和内侧桩，所述外侧桩和内侧桩布置的区域为路堤所覆盖的区域，其中，所述路堤包括路堤顶面和路堤顶面两侧的路堤边坡，在路堤横截面上、自路堤边坡的边缘至路堤横截面宽度中心线的距离为A，所述外侧桩布置的区域是自两侧的路堤边坡向路堤横截面宽度中心线延伸至1/5A至3/4A处所占的区域；剩余的区域是内侧桩的布置区域；所述外侧桩采用钢筋混凝土桩，所述内侧桩采用水泥土桩；所述钢筋混凝土桩及所述水泥土桩的桩径为300～1000mm，所述钢筋混凝土桩之间桩间距为1.5～3m，所述水泥土桩之间及所述钢筋混凝土桩与所述水泥土桩之间的桩距均为1～2m，且该间距小于所述钢筋混凝土桩之间桩间距。
进一步讲，本发明中，所述钢筋混凝土桩和水泥土桩的桩顶与地基土的上表面平齐，所述地基土上面铺设有15～30cm厚的褥垫层。
所述地基土的下面是相对较硬土层，所述钢筋混凝土桩和水泥土桩的桩底位于硬土层的顶面或者嵌入相对较硬土层。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明复合地基解决了传统水泥土桩复合地基外侧桩体容易在较大弯矩下发生脆性断裂，从而导致内侧桩体依次发生脆性断裂，进而导致路堤失稳、承载力大大降低的工程问题，同时解决了路堤处理均采用钢筋混凝土桩的方法存在造价较高、不经济的问题以及采用等间距布桩方式时路堤不均匀沉降较大且总沉降控制效果较差、外侧桩体竖向承载力得不到充分利用的问题。由于本发明复合地基中的外侧桩采用的是具有较高抗弯承载力的钢筋混凝土桩，可以抵抗脆性弯曲破坏的发生，因而，内侧桩不必拥有太高的抗弯承载力，所以采用造价相对低廉的水泥土桩，在不降低安全性的情况下满足经济性的要求。除此之外，外侧钢筋混凝土桩桩间距较大，各桩的竖向承载力得以较充分发挥，内侧水泥土桩桩间距较小，提高了内侧竖向承载力及竖向刚度，保证路堤承载力的同时有效控制了路堤总沉降及不均匀沉降。本发明复合地基在路堤边坡以下范围内的桩基本上是采用钢筋混凝土桩，而路堤顶面以下范围内的桩基本上是采用水泥土桩，钢筋混凝土桩之间的桩间距为1.5～3m，水泥土桩之间以及水泥土桩与钢筋混凝土桩之间的桩间距为1～2m，且小于钢筋混凝土桩之间桩间距，各桩桩顶位于路堤底面处，若地基区域具有硬土层，各桩桩底支承在相对较硬土层或嵌入相对较硬土层中可以得到较好的嵌固作用。
本发明复合地基具有施工简单、安全性高、经济性好的优点。
附图说明
图1为本发明复合地基的竖向剖面图；
图2为本发明复合地基的平面图；
图中：1-路堤，2-地基土，3-硬土层，4-钢筋混凝土桩，5-水泥土桩。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明技术方案作进一步详细描述，所描述的具体实施例仅对本发明进行解释说明，并不用以限制本发明。
如图1和图2所示，本发明提出的一种钢筋混凝土桩-水泥土桩分区组合式复合地基，包括外侧桩和内侧桩，所述外侧桩和内侧桩布置的区域为路堤1所覆盖的区域，其中，所述路堤1包括路堤顶面和路堤顶面两侧的路堤边坡，在路堤横截面上、自路堤边坡的边缘至路堤横截面宽度中心线的距离为A，所述外侧桩布置的区域是自两侧的路堤边坡向路堤横截面宽度中心线延伸至1/5A至3/4A处所占的区域；剩余的区域是内侧桩的布置区域；所述外侧桩采用钢筋混凝土桩4，所述内侧桩采用水泥土桩5，钢筋混凝土桩4具有很高的延性及抗弯承载力，水泥土桩5具有较高的拉压刚度及竖向承载力，在路堤坡面以下的位置设置钢筋混凝土桩4，路堤以下的其余位置设置水泥土桩5，可以较好地抵抗连续破坏的发生，提高了路堤的承载力，并且节省了一定的工程费用，具有较好的经济性
所述钢筋混凝土桩4及所述水泥土桩5的桩径为300～1000mm，所述钢筋混凝土桩4之间的桩间距为1.5～3m，所述水泥土桩5之间及所述钢筋混凝土桩4与所述水泥土桩5之间的桩距均为1～2m，且小于所述钢筋混凝土桩4之间桩间距。所述钢筋混凝土桩4和水泥土桩5的桩顶与地基土2的上表面平齐，所述地基土2上面铺设有15～30cm厚的褥垫层。若所述地基土2的下面是相对较硬土层3，则所述钢筋混凝土桩4和水泥土桩5的桩底位于相对较硬土层3的顶面或者嵌入相对较硬土层3。
本发明复合地基外侧的钢筋混凝土桩具有很高的抗弯承载力，并且在其达到极限拉应变后具有很高的延性，在进入塑性后，不会发生脆性断裂也不会突然丧失抗弯及竖向承载力，大大提高了外部桩体的抗弯承载力及安全性，避免了因局部桩体弯曲破坏导致的各桩连续破坏，有效地提高复合地基抵抗连续破坏的能力，大大提高路堤的安全性，同时，在路堤内侧的桩体承受弯矩较小、以承受竖向轴力为主，在该部位使用造价相对便宜的水泥土桩，其具有很高的抗压承载力及弹性模量，可以有效地承担竖向荷载、控制竖向变形，因而可在控制路堤沉降的基础上有效地节约造价。
与此同时，外侧钢筋混凝土桩具有较大间距，在节约造价的基础上，充分发挥了各桩的竖向承载力；内侧水泥土桩间距较小，提高了内侧桩体整体的竖向承载力及竖向刚度，在增强路堤承载力的同时有效控制了路堤沉降，不等间距的设计方法也可以有效减小路堤内侧沉降，适当增大路堤外侧沉降，进而减小路堤的不均匀沉降。
尽管上面结合图对本发明进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨的情况下，还可以作出很多变形，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (3)

1.一种钢筋混凝土桩-水泥土桩分区组合式复合地基，包括外侧桩和内侧桩，所述外侧桩和内侧桩布置的区域为路堤(1)所覆盖的区域，其中，所述路堤(1)包括路堤顶面和路堤顶面两侧的路堤边坡，在路堤横截面上、自路堤边坡的边缘至路堤横截面宽度中心线的距离为A，所述外侧桩布置的区域是自两侧的路堤边坡向路堤横截面宽度中心线延伸至1/5A至3/4A处所占的区域；剩余的区域是内侧桩的布置区域；所述外侧桩采用钢筋混凝土桩(4)，其特征在于：
所述内侧桩采用水泥土桩(5)；
所述钢筋混凝土桩(4)及所述水泥土桩(5)的桩径为300～1000mm，所述钢筋混凝土桩(4)之间桩间距为1.5～3m，所述水泥土桩(5)之间及所述钢筋混凝土桩(4)与所述水泥土桩(5)之间的桩距均为1～2m，且该间距小于所述钢筋混凝土桩(4)之间桩间距。
2.根据权利要求1所述钢筋混凝土桩-水泥土桩分区组合式复合地基，其特征在于：所述钢筋混凝土桩(4)和水泥土桩(5)的桩顶与地基土(2)的上表面平齐，所述地基土(2)上面铺设有15～30cm厚的褥垫层。
3.根据权利要求1所述钢筋混凝土桩-水泥土桩分区组合式复合地基，其特征在于：所述地基土(2)的下面是相对较硬土层(3)，所述钢筋混凝土桩(4)和水泥土桩(5)的桩底位于硬土层(3)的顶面或者嵌入相对较硬土层(3)。
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