土工格室+碎石桩处治软土路基设计计算方法

　　通过对土工格室+碎石桩双向增强体复合地基这一新型地基处治技术的承载机理的分析研究，结合实际工程，以振动沉管碎石桩+土工格室为例，探讨了处治高速公路软土路基的技术方法。在此基础上，针对土工格室垫层与碎石桩复合地基共同工作构成荷载传递和支撑体系以提高地基承载能力的特点，建立了考虑格室体水平加筋作用的土工格室+碎石桩双向复合地基的简化计算模型，并给出了一便于工程应用的双向增强体复合地基承载力设计计算方法。后将该方法应用于京珠高速公路临长段地基处治实践。理论分析及实际工程实践表明，土工格室+碎石桩复合地基处治软土地基可充分发挥碎石桩的竖向承载能力及土工格室的水平加筋特性，两者共同工作可有效提高地基承载力。

　　近年来，多元型复合地基，如土工格室+碎石桩双向(竖向和水平向)增强体复合地基处理技术的出现与成长，为地基处理技术的发展开辟了一条新的途径。该技术在碎石桩复合地基上加设一层土工格室碎石垫层，可充分发挥水平向增强体复合地基和竖向增强体复合地基各自的优点。目前已在国内外的高速公路路基加固、台背填土加固、不良地质条件的旧路加宽改造等工程中得到了广泛应用。目前，对单一型复合地基(只采用水平向增强体或竖向增强体的复合地基)的研究已有不少，其计算理论，如沉降理论、承载力理论等已有不少成果。然而对于双向增强体复合地基的设计理论与方法的研究尚处于初级阶段。土工格室+碎石桩双向增强复合地基的受力特性及承载机理不同于单一型复合地基，透水保湿蜂巢格室，其设计理论不可简单套用一般的单一型复合地基的设计理论。为此，本文拟从土工格室+碎石桩双向增强体复合地基的处理原理与方法入手，针对其受力特性，蜂巢格室，给出一便于工程应用的土工格室+碎石桩复合地基设计计算方法。

     土工格室是由高强度聚乙烯焊接或组装而成三维蜂窝状结构，荷载作用下不仅可通过与土体上下接触面的摩擦提供侧向约束力来约束土体的侧向变形，而且可与格室内填料共同构成一具有一定抗弯、抗剪和抗压能力的柔性筏板基础，能有效扩散路堤荷载、改善软基应力分布、限制软土的侧向挤出，从而提高软基承载力、减少沉降及不均匀沉降。因此，稳固铁路路基蜂巢格室，该土工合成材料已广泛应用于公路、铁路等软基加固工程，成功解决了桥头跳车、软基沉陷、翻浆、塌方等常规方法难以处理的工程问题。目前，对于土工格室加筋体的变形计算较为常用的方法是将其视为置于弹性地基上的有限或无限长梁，而后采用弹性地基梁理论进行解答。置于软基上的土工格室加筋体受路堤荷载、车辆荷载等竖向荷载作用产生挠曲变形时，格室加筋体与其上下表面土体界面间将产生较大的摩阻力，该摩阻力反过来又将影响格室体筋材拉力及竖向变形的大小。而传统弹性地基梁理论由于不计入水平向地基反力的影响而未能考虑筋土界面摩阻效应影响，因此无法反映土工格室加筋体的实际受力变形状态。

土工格室-碎石桩双向增强复合地基研究进展

　　介绍了土工格室-碎石桩双向增强复合地基这一新型地基处理方法的处治技术及其特点，在分别对碎石桩复合地基和土工格室加筋体工作机理进行研究的基础上探讨了土工格室-碎石桩双向增强复合地基的加固机理，简要总结了土工格室-碎石桩双向增强复合地基试验研究、数值分析及双向增强复合地基的设计计算理论的研究现状。后讨论了土工格室-碎石桩双向增强复合地基尚需进一步研究的问题。

　　随着高速公路建设的迅猛发展，穿越软弱地基的工程逐步增多，地基处理已成为影响高速公路建设工程质量的关键因素之一。复合地基因其具有桩土共同承担荷载的优点而被广泛应用于工程实践。按目前的概念，复合地基可分为水平增强体型和竖直向增强体型2种基本形式，一般称之为“单一型复合地基”。对于“单一型复合地基”，目前已有大量的研究工作，承受载重蜂巢格室，形成了一套相对成熟的计算理论。但由于实际工程地质条件的复杂多变性，加上控制地基沉降、保持地基稳定、加快工期、节约投资等因素的制约，传统单一型复合地基往往不能满足要求。在这种情况下，双向增强体型复合地基应运而生，它是“水平向增强体与竖直向增强体”联合的复合地基形式，可博采上述2种单一形式之长，取得更佳的技术经济效果。

　　目前，有关“水平向增强体与竖直向增强体”联合型复合地基的名称或提法较多，如以黏结材料桩为竖向增强体的组合型复合地基在路基工程中常称为“桩承式水平加筋路堤”或“桩承式路堤”;也有根据复合地基组成命名的，如“桩2网复合地基”、“土工格室2碎石桩复合地基”、“粉喷桩2土工格栅复合地基”等。

　　本文中将“水平向增强体与竖直向增强体”联合型复合地基统称为“双向增强复合地基”，其中竖向增强体主要是桩体，可以是刚性桩、柔性桩等黏结材料桩，也可以是碎石桩等散体材料桩;水平向增强体的加筋材料可以是钢带、钢条、钢筋混凝土带、土工合成材料等。其中土工合成材料是一种新型的岩土工程材料，包括土工织物、土工格栅、土工膜、土工布、土工格室等。加筋材料的铺设可单向，也可双向;按需要可铺设1层，也可与填土间隔多层铺设。

　　综上所述，双向增强复合地基的组合形式较多。目前关于“二维土工合成材料(如土工格栅等)与黏结性材料桩(如混凝土桩等)”组成的双向增强复合地基的研究相对较多，但关于“土工格室(三维土工合成材料)2碎石桩(散体材料桩)”组成的双向增强复合地基的文献报道尚不多见。为进一步推广土工格室2碎石桩双向增强复合地基技术在软基处治中的应用，本文中拟对其处治技术、加固机理、试验研究及计算理论等进行探讨。

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