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混凝土搅拌桩对公路软基沉降的影响
周姗姗
（河南高速公路监理咨询有限公司,河南 郑州 450006）
摘 要：为了提高混凝土搅拌桩处治公路软基的合理性和经济性,采用有限元软件建立混凝土搅拌桩处治公路软土路基模型,分析混凝土搅拌桩影响软土路基顶面最大沉降量的三个因素.结果表明,桩长、桩径和桩身模量对软基顶面最大沉降量的影响规律较为一致.
关键词：混凝土搅拌桩；公路软基；沉降量；桩长；桩径；桩身模量 文献标识码：A
中图分类号：U213 文章编号：1009-2374（2016）14-0107-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.14.054
混凝土搅拌桩的复合地基较好地解决了路基不均匀沉降的问题,混凝土搅拌桩应用较为广泛,特别是对于公路软土路基,将混凝土搅拌桩置于软基中,可以提高软土路基的刚性,起到加固作用,从而减小软土路基沉降,避免公路通车后产生由路基沉降所造成的道路塌陷等病害,减少公路养护费用.桩长、桩径和桩身模量是混凝土搅拌桩处治公路软基沉降的影响因素,混凝土搅拌桩桩长、桩径和桩身模量的不同会对其处治公路软基沉降效果产生差异.
1 计算模型创建
为研究不同因素对混凝土搅拌桩处治路基沉降的效果,本文进行三种不同工况下的混凝土搅拌桩桩长、桩径和桩身模量同软土路基顶面最大沉降量关系的计算.第一种工况地基的长为60m、宽为30m、高为15m,地基上的软土路基长宽同地基相同,高为6m；第二种工况地基长为60m、宽为30m、高为30m,软土路基高为15m；第三种工况地基长为60m、宽为30m、高为40m,软土路基高为6m.路基各层厚度及材料参数如表1～表3
所示：
2 混凝土搅拌桩桩长与软基顶面最大沉降量的关系
以上三种工况的模型参数均不相同,计算结果也不相同,需将计算模型分别按三种工况进行计算,混凝土搅拌桩在三种工况下的桩长取值分别为：工况一时,桩长分别为10m、12m、13m、15m；工况二时,桩长分别为14m、15m、16m、17m；工况三时,桩长分别为13m、14m、15m、16m.其中每种工况和桩长的桩径取值相同,均为0.5m,桩间距取值相同,均为1.5m.
第一,工况一时,当桩长为10m时其沉降量最大,当桩长为15m时沉降量最小,路基顶面最大沉降量逐渐减小；工况二时,当桩长为14m时其沉降量最大,当桩长为17m时沉降量最小,路基顶面最大沉降量逐渐减小；工况三时,当桩长为13m时其沉降量最大,当桩长为16m时沉降量最小,路基顶面最大沉降量逐渐减小.
第二,混凝土搅拌桩桩长是软土路基顶面最大沉降量的主要影响因素之一,桩长越大,软基顶面最大沉降量越小,但是对于每种工况,当桩长为某值时,沉降量减小的幅度明显变小：第一种工况时,桩长超过12m时,沉降量的减小趋势变缓；第二种工况时,桩长超过15m时,沉降量的减小趋势变缓；第三种工况时,桩长超过14m时,沉降量的减小趋势变缓.
3 混凝土搅拌桩桩径与软基顶面最大沉降量的关系
针对三种不同工况,为分析不同桩径对路基沉降的影响,混凝土搅拌桩在三种不同工况下的桩径取值相同,分别为0.3m、0.5m、0.6m、0.8m、1m.其中每种工况和桩径的桩长取值相同,均为15m；桩间距取值相同,均为1.5m.通过对三种不同工况和不同桩径进行计算,得出不同工况下每种桩径的沉降量,路基顶面最大沉降量随桩径变化曲线.
第一,混凝土搅拌桩桩径也是软土路基顶面最大沉降量的主要影响因素之一,桩径越大,软基顶面最大沉降量越小,当桩径达到某值时,软基顶面最大沉降量减小趋势变缓.
第二,当桩径小于0.6m时,路基顶面最大沉降量随着桩径的增加,下降速度较快；当桩径大于0.6m时,路基顶面最大沉降量随着桩径的增加,下降速度较慢.
第三,针对三种工况,路基顶面最大沉降量在桩径大于0.6m时,变化较小,随着混凝土搅拌桩桩径的增加,施工成本逐渐增加.混凝土搅拌桩桩径取0.6m时,既满足了工程需要,又实现了工程经济性.
4 混凝土搅拌桩桩身模量与软基顶面最大沉降量的关系
针对三种不同工况,为分析不同桩身模量对路基沉降的影响,混凝土搅拌桩在三种不同工况下的桩身模量取值相同,分别为25MPa、50MPa、75MPa、100MPa、125MPa、150MPa.其中,每种工况和桩身模量的桩长取值相同,均为15m；桩间距取值相同,均为1.5m；桩径统一取值为0.5m.
第一,工况一和工况三的路基填土高度相同,其路基顶面最大沉降量的大小与变化趋势基本相同,而工况二的路基填土高度大于工况一和工况三,其路基顶面最大沉降量的变化趋势与工况一和工况三基本相同,但是最大沉降量明显大于其他两种工况.
第二,三种工况中,当桩身模量小于50MPa时,路基顶面的最大沉降量均较大.
第三,混凝土搅拌桩桩身模量同样是软土路基顶面最大沉降量的主要影响因素之一,桩身模量越大,软基顶面最大沉降量越小,当桩身模量达到某值时,软基顶面最大沉降量减小趋势变缓.
第四,桩身模量越大,软基顶面最大沉降量越小,但是相应的施工成本也随之增多,由于桩身模量大于125MPa时软基顶面最大沉降量基本不变,小于75MPa时软基顶面最大沉降量变化较大,因此75～125MPa的桩身模量较为稳定,可作为施工时选择桩身模量的参考范
围值.
5 结语
第一,混凝土搅拌桩桩长是软土路基顶面最大沉降量的主要影响因素之一,桩长越大,软基顶面最大沉降量越小,在满足软土路基沉降量的情况下,桩长只需达到软土层底部即可.
第二,路基顶面最大沉降量随着桩径的增加而逐渐减小.混凝土搅拌桩桩径取值宜为0.6m.
第三,桩身模量越大,软基顶面最大沉降量越小,当桩身模量达到75MPa时,软基顶面最大沉降量减小趋势变缓,桩身模量达到125MPa时,改变桩身模量对软基顶面最大沉降量基本无影响.因此,75～125MPa的桩身模量较为稳定,可作为施工时选择桩身模量的参考范围值.
参考文献
[1] 李涛．混凝土搅拌桩在软路基中的应用[J]．交通世界（建养·机械）,2012,（8）．
[2] 欧阳光．高速公路桥头深厚软土地基的水泥搅拌桩处理[J]．交通标准化,2013,（1）．
（责任编辑：小 燕）
混凝土论文范文结:
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