一、剛性樁的主要受力特點
剛性樁承受豎向荷載的能力大,但承受橫向荷載的能力很弱,即樁體的抗彎能力小,故不宜單純的采用剛性樁處治失穩(wěn)變形的坡體病害,盡量避免或減小樁體所受到的水平作用力。
因此,剛性樁應在樁頂設置多層土工格柵、連梁進行橫向約束,設置臺帽盡量將上覆荷載作用于樁體,從而減小剛性樁的水平作用力。當然,如果樁頂設置筏板是最為有效減小的工藝,但此時剛性樁處治的軟基不屬于復合地基,而屬于單純的樁基礎了。
二、兩類主要剛性樁的應用機理
1、軟基的剛性樁設置主要有小間距短樁設置復合地基法和大間距長樁設置復合地基法兩大類型。
1.1、短而密的剛性樁
1)樁長度較短,樁端往往沒有進入穩(wěn)定地層,存在下臥地層承載力可能不滿足相關要求而出現較大范圍的沉降。可假定為實體基礎而依據復合地基抗剪強度進行穩(wěn)定分析。
2)樁間距較小,單樁承載力較低,樁頂設置小截面樁帽,樁間軟土的拱效應較好而不會出現樁間繞流滑動,故主要驗算沉降和下臥層承載力。
3)由于樁體短而密,故一般情況下復合地基的造價相對較高,而且由于樁間距較小,擠土效應明顯,故為減小相鄰樁體施工影響造成斷樁,施工工藝宜采用長螺旋工藝,而不宜采用振動或打入工藝。
1.2、長而疏剛性樁
1)樁長度較大,樁端進入穩(wěn)定地層一定深度,工后沉降較小,有時可結合排水固結工藝進一步減小地基沉降,模型上可假定為復合樁基礎。
2)樁間距較大,單樁承載力高,樁頂必須設置大截面樁帽,樁間軟土的拱效應較好差而可能會出現樁間繞流滑動,
3)由于樁體長而疏,故一般情況下復合地基的造價相對較低,而且由于樁間距較大,相鄰樁體施工影響較小,工法選擇相對靈活,可采用長螺旋、振動或打入工藝進行施作。
三、剛性樁褥墊層要求
剛性樁頂的褥墊層是形成復合地基的關鍵,是調節(jié)樁與樁間土受力的核心。因此,合理的設置樁頂褥墊層關系到剛性樁復合地基有效應用。
1、褥墊層的設置必須平整、密實,應能確保剛性樁大型施工機具的正常使用和利于剛性樁施工。有時可在其下設置土工格柵或專用篾子增強地基的臨時承載力而便于機具運轉,但其設置不應影響剛性樁的正常施工。
2、褥墊層的厚度設置,應有滿足樁頂上部的土拱效應形成,以及協調樁土應力比,減小沉降。在與排水固結法聯合應用時,應考慮到塑料排水板或袋裝砂井的工藝要求。
四、剛性樁填方破壞
剛性樁處治后填方發(fā)生失穩(wěn)破壞的主要原因:
1、短而密剛性樁體,主要由于復合地基所承受的橫向力過大,導致滑面從樁底出現而使工程“坐船”,或樁體抗剪能力不足所致,這一點類似于微型樁的受力模式。
2、疏而長剛性樁體,主要由于復合地基所承受的橫向力過大,造成樁間土體出現繞流滑動,以及剛性樁由于應力集中承受了更大的橫向作用力,導致樁體受彎斷裂。
因此,減小剛性樁處治軟基出現失穩(wěn)變形時,可盡快采取卸載、反壓進行處治。當然,也可以采用抗滑樁等其它措施進行橫向隔斷或支擋,提高填方體的穩(wěn)定性。這也側面說明了采用大截面樁頂臺帽,樁帽覆蓋率不宜小于整個面積的25%,且樁頂臺帽應與剛性樁采用鋼筋錨固連接。而樁頂臺帽的計算應滿足相應的沖切受力,以及結構的抗彎受力要求。當然,如果采用樁頂筏板更為是有利于填方穩(wěn)定性的。
五、剛性樁施工工藝
1、須采用滿足施工要求的褥墊層厚度,防止大型機具在上部移動時對前期完工樁體的影響。
2、宜采用后退法、從中間向兩側、從建筑物附近向遠處施工,避免施工樁體時對既有樁體形成擠壓而發(fā)生斷裂。
3、采用剛性樁與排水固結法聯合處理軟基時,應優(yōu)先施工排水固結工程,后續(xù)施工剛性樁。
4、管樁宜采用密閉式樁尖, 防止土體進入而不利于后期樁長的檢測。
5、采用沖擊碾壓和強夯對填方進行補強時,應依據補強能量確保樁帽以上填方滿足一定的安全厚度,防止補強時的強烈震動影響剛性樁上部的結構強度與完整性。
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