專利名稱：大面積地面堆載下軟土地基處理的減沉路堤樁及設計方法
技術領域：
本發(fā)明涉及土建工程領域，且尤其涉及一種新的應用于大面積地面堆載下軟土地基處理的減沉路堤樁設計方法。
背景技術：
大面積地面堆載下軟土地基處理是地基基礎學科領域內至今仍感到困惑的難題之一。地面堆載一般是由松散性材料組成的柔性荷載，而軟土地基又多具有高壓縮性、高靈敏度、低滲透性和低強度等不利的工程特性，在大面積地面堆載的作用下，軟土地基會發(fā)生量大面廣的長期沉降。長期來在深厚軟土地區(qū)的工程實踐中，較多是采用砂井、塑料排水板并聯(lián)合真空、 堆載等措施的排水預壓法或采用水泥攪拌樁、高壓旋噴樁等復合地基法，進行大面積地面堆載下的軟土地基處理。上世紀70年代起，國外如北歐的瑞典和芬蘭等國，在軟土地區(qū)廣泛地對路堤地基采用樁頂設有獨立承臺的預制樁、樁身傾斜、外荷載全部由樁承擔傳統(tǒng)路堤樁技術，用以增加坡腳處有側向推力的路堤地基穩(wěn)定性和減少其沉降。參照上世紀90年代以來課題組在上海地區(qū)采用沉降控制復合樁基處理多層居住建筑地基取得普遍成功的經驗，經進一步研究改進發(fā)展，本發(fā)明提出一種新的應用于大面積地面堆載下軟土地基處理的減沉路堤樁設計方法。

發(fā)明內容
如上所述，本發(fā)明的目的是提出一種新的應用于大面積地面堆載下軟土地基處理的減沉路堤樁技術及設計方法。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明首先提供了一種減沉路堤樁結構，該路堤樁結構采用樁間距較大、樁頂設有獨立承臺的豎直預制樁作為主要承重單元。其中，樁間距大于豎直預制樁的樁身截面邊長6倍以上。本發(fā)明還提供了減沉路堤樁技術的設計方法，提出了這種技術的主要設計步驟和方法，包括以下步驟步驟一，地面堆載與減沉路堤樁主要幾何參數的估算；步驟二，減沉路堤樁單樁所受荷載計算與承載力驗算；步驟三，減沉路堤樁的承臺結構設計與群樁沉降驗算。本發(fā)明具有工期短、造價低和質量容易控制等顯著優(yōu)點。該技術能減少總地基沉降和工后沉降，同時具有沉降收斂快的特點。這種技術和長期以來在深厚軟土地區(qū)的大面積地面堆載工程中采用較多的排水預壓法和復合地基法等地基處理方法相比，該技術具有工期短、造價低和質量容易控制等顯著優(yōu)點。該項技術為解決大面積地面堆載下軟土地基處理這一工程疑難問題，提供了一種新的可供選擇的方案。


圖I為本發(fā)明提出的一種軟土地基處理的減沉路堤樁結構的示意圖；圖2為本發(fā)明一種軟土地基處理的減沉路堤樁技術設計步驟的流程圖；圖3a、3b為本發(fā)明減沉路堤樁布置和樁頂承臺上覆荷載計算示意；圖4a、4b為本發(fā)明一種軟土地基處理的減沉路堤樁承臺結構示意。
具體實施例方式下面結合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
做詳細的說明。本發(fā)明提供了一種新的大面積地面堆載下軟土地基處理技術，提出了減沉路堤樁結構并給出了其主要的設計步驟和設計方法。參見圖1，所述減沉路堤樁以樁頂設有獨立承臺3的豎直預制樁2作為承重單元，且相鄰的兩個預制樁2之間具有一般在5倍甚至6倍樁身截面邊長以上的間距，其中樁身截面是指預制樁2在與其延伸方向垂直的截面上的投影的邊長。所述預制樁2形成在軟土地基中，承臺3形成在軟土地基上方、堆載I底部，所述承臺3形成對大面積地面堆載I的支承。需要指出，本發(fā)明提出的減沉路堤技術與上述國外針對路堤地基處理的傳統(tǒng)路堤樁技術以及近代的加筋墊層樁支承路基新技術相比，雖然在所采用的樁型上是相似的，但是在工程應用范圍和設計方法上都有明顯區(qū)別，一方面，本發(fā)明的減沉路堤樁技術主要用于大面積地面堆載下的軟土地基處理，一般不考慮承受側向推力的作用，因此不需要采用樁身傾斜或其他抵抗推力的措施；另一方面，減沉路堤樁技術又吸取了沉降控制復合樁基的成功經驗，即在確保地基整體穩(wěn)定的前提下，增大樁距減少樁與樁之間的相互影響，既有利于樁與樁間土共同承擔外荷載能力的提高，又能充分發(fā)揮單樁能有效控制沉降的作用， 從而也可較大幅度減少用樁的數量。接著，請參考圖2，圖2為本發(fā)明一種軟土地基處理的減沉路堤樁技術主要設計步驟的流程圖，從圖2中可以看出，上述設計方法包括如下步驟步驟I :地面堆載與減沉路堤樁主要幾何參數的估算；(I)地面堆載材料的重度Y和內摩擦角0估算當地面堆載是由單一材料或者多種材料分層堆筑組成時，可近似取一種或多種材料的重度和內摩擦角按分層堆筑厚度的加權平均重度和加權平均內摩擦角為地面堆載材料的重度和內摩擦角。(2)地面堆載總高度H估算地面堆載總高度可按堆載工程使用要求和地區(qū)性工程經驗綜合控制的地面附加總荷載除以堆載材料的重度后估算確定。(3)承臺頂面以上堆載高度H1及卸載拱臨界高度H。估算承臺頂面以上堆載高度H1，可按地面堆載總高度H扣除承臺頂面以下堆載高度后估算確定。卸載拱臨界高度H。，根據地面堆載材料內摩擦角￠,按下式確定Hc = 0. 85 (sa-a) ctg(4)減沉路堤樁主要幾何參數的估算減沉路堤樁的樁長1，宜按樁端穿過高壓縮性淤泥質土層、且進入壓縮性相對較低的持力層的要求予以確定；預制混凝土方樁截面邊長d宜為200mm-300mm。圖3為減沉路堤樁按間距為Sa的正方形布置示意，則其單樁所承擔的地基處理面積即為sa2，樁間距Sa的估算可先按承臺下單樁的極限承載力Rpk，按最大程度發(fā)揮承臺下單樁承擔外荷載能力要求的原則，參照下式估算樁間距Sa
權利要求
1.ー種大面積地面堆載下軟土地基處理的減沉路提樁，其特征在于包括豎直預制 樁，所述預制樁的樁頂設置有獨立承載臺，所述預制樁形成在軟土地基中，承臺形成在軟土 地基上方、堆載底部，所述承臺形成對大面積地面堆載的支承；并且，相鄰兩個預制樁之間 具有5倍樁身截面邊長以上的間距。
2.如權利要求1所述的減沉路提樁，其特征在于相鄰兩個預制樁之間具有6倍樁身 截面邊長以上的間距。
3.如權利要求1所述的減沉路提樁，其特征在于所述預制樁的截面為正方形。
4.如權利要求1所述的減沉路提樁，其特征在于所述路提樁以等間距正方形方式布樁。
5.如權利要求1所述的減沉路提樁，其特征在于所述承臺頂面為正方形。
6.如權利要求1所述的減沉路提樁，其特征在于樁頂與承臺底連接處設置倒錐形樁帽。
7.—種如權利要求1所述的減沉路提樁的設計方法，其特征在于包括如下步驟 步驟1 地面堆載與減沉路提樁主要幾何參數的估算；步驟2 減沉路提樁單樁所受荷載計算與承載カ驗算； 步驟3 減沉路提樁的承臺結構設計與群樁沉降驗算。
8.如權利要求7所述的設計方法，其特征在于所述步驟1中包括地面堆載材料的重 度和內摩擦角的估算；地面堆載總高度的估算；承臺頂面以上堆載高度及卸載拱臨界高度 的估算；減沉路提樁的樁長、樁間距的估算；樁頂承臺邊長的估算。
9.如權利要求8所述的設計方法，其特征在于所述步驟2中包括樁頂承臺上覆荷載 的計算；樁身側面下拉荷載的計算；減沉路提樁單樁承載カ驗算，當承載カ低于樁頂承臺 上覆荷載與樁身側面下拉荷載之和吋，擴大承臺面積。6.如權利要求I所述的減沉路堤樁，其特征在于:相鄰兩個預制樁之間具有6倍樁身所述預制樁的截面為正方形。:所述路堤樁以等間距正方形方式布所述承臺頂面為正方形。:樁頂與承臺底連接處設置倒錐形樁7.—種如權利要求I所述的減沉路堤樁的設計方法，其特征在于包括如下步驟步驟I :地面堆載與減沉路堤樁主要幾何參數的估算；步驟2 :減沉路堤樁單樁所受荷載計算與承載力驗算；步驟3 :減沉路堤樁的承臺結構設計與群樁沉降驗算。8.如權利要求7所述的設計方法，其特征在于所述步驟I中包括地面堆載材料的重度和內摩擦角的估算；地面堆載總高度的估算；承臺頂面以上堆載高度及卸載拱臨界高度的估算；減沉路堤樁的樁長、樁間距的估算；樁頂承臺邊長的估算。9.如權利要求8所述的設計方法，其特征在于所述步驟2中包括樁頂承臺上覆荷載的計算；樁身側面下拉荷載的計算；減沉路堤樁單樁承載力驗算，當承載力低于樁頂承臺上覆荷載與樁身側面下拉荷載之和時，擴大承臺面積。全文摘要
本發(fā)明提出一種新的大面積地面堆載下軟土地基處理的減沉路堤樁技術及設計方法，該技術是一種采用樁間距較大、樁頂設有獨立承臺的豎直預制樁作為主要承重單元，能明顯減少地基總沉降和工后沉降，本發(fā)明提出了這種技術的主要設計步驟和方法。該技術和長期來在深厚軟土地區(qū)的大面積地面堆載工程中采用較多的排水預壓法和復合地基法等地基處理方法相比，具有工期短、造價低和質量容易控制等顯著優(yōu)點。該技術為解決大面積地面堆載下軟土地基處理這一工程疑難問題，提供了一種新的可供選擇的方案。
文檔編號E02D27/34GK102535500SQ20121005078
公開日2012年7月4日 申請日期2012年2月28日 優(yōu)先權日2012年2月28日
發(fā)明者劉陜南, 岳建勇, 黃昱挺, 黃紹銘 申請人:上?，F(xiàn)代建筑設計(集團)有限公司