0.引言

 

　　与其他复合地基形式相比，管桩复合地基具有路堤总沉降和工后沉降值小，经济性好和能缩短施工工期的优点。因此，管桩复合地基在高速公路、市政道路、铁路中得到越来越多的应用，但目前有限的分析和研究往往集中在对于复合地基沉降及承载力方面，对管桩复合地基处理路基后的路基的整体稳定的分析与研究成果很少。在实际工程应用中，工程人员往往根据工程经验及数值分析来解决遇到的高填路堤的整体稳定计算问题，存在明显的主观性和经验性等问题，本文总结国内外相关理论成果，通过具体工程实例，系统分析各种计算方法的基本特点。

 

　　1.计算理论

 

　　1.1Aboshi方法和Priebe方法

 

　　Aboshi等人在1979年提出按平面面积加权计算的方法，即：

 

　　、

 

　　式中：

 

　　——复合地基综合抗剪强度

 

　　——圆弧滑线与水平线的夹角

 

　　——相应于桩体破坏应变的桩间土的不排水强度

 

　　——应力集中系数，

 

　　n——桩土应力比

 

　　m——置换率

 

　　——桩体的抗剪强度

 

　　——桩体的抗剪强度指标

 

　　——作用于滑面的垂直应力

 

　　——桩体容重

 

　　——桩顶平面上荷载在计算点引起的附加应力

 

　　z——桩顶平面至滑弧上计算点的垂直距离已知复合体抗剪强度后，可看做均质土体按照常规稳定计算方法圆弧分析法、瑞典条分法分析计算。

 

　　Priebe在1978年提出如下复合体抗剪强度的计算方法；

 

　　式中：、——桩间土体抗剪强度指标

 

　　通过分析可以看出：两种方法都是先求出桩土应力比，然后确定复合体抗剪强度，最后把复合地基看做均质体按常规方法进行计算。但由于桩土应力比，对于散体桩、柔性桩复合地基便于计算和确定，管桩复合地基作为刚性疏桩复合地基的桩土应力比计算一直是国内相关学者研究的课题，鉴于计算的工程可操作性，本文选择Priebe的计算方法作为研究对象。

 

　　1.2国内通用计算方法

 

　　国内相关学者认为，复合土体综合强度指标可用面积比法计算，公式如下：

 

　　该方法具有参数明确、原理简单、计算方便等特点。但该方法只是简单地根据面积大小的加权叠加，管桩复合地基具有桩体强度大、桩间距大等特点，所以计算结果偏差较大。

 

　　1.3英国BS8006规范法

 

　　该方法将滑动面经过的桩的作用按下法考虑：即滑动面以下桩的竖向承载力作为荷载作用在滑动面上，而不考虑其桩体抗剪强度。

 

　　为确保路基稳定，各部分力矩间应满足如下要求：

 

　　式中：为土体下滑力矩，土体抗滑力矩，为桩体抗滑力矩，为加筋抗滑力矩。

 

　　下滑力矩

 

　　桩间土抗滑力矩

 

　　桩的抗滑力矩：

 

　　加筋的抗滑力矩：

 

　　图1BS8006规范法计算图示

 

　　式中：

 

　　——条块i的自重

 

　　——条块i的宽度

 

　　——条块i底部的倾角

 

　　——条块i在有效应力下的粘聚力

 

　　——作用在条块i的平均空隙压力

 

　　——条块i在有效应力下的摩擦角

 

　　——路基面上的均布荷载

 

　　——临界滑动圆弧的半径

 

　　——加筋垫层的最大张拉力

 

　　按主动土压力计算：，为主动土压力系数。

 

　　——桩i到滑动中心的水平距离

 

　　——桩i的反力，实际上竖向反力应为截面处的轴力，由于桩侧摩阻力相较桩体轴力要小的多，在实际计算中可以用桩顶应力代替桩身反力。

 

　　Y——加筋到滑动中心的垂直距离

 

　　2.工程算例

 

　　2.1工程概况

 

　　天津市区某市政道路，路宽16m，路堤高7.3m，边坡坡率1：1.5。采用预应力管桩处理，桩径0.4m，桩间距2m，桩帽尺寸1m×1m，桩长12m，垫层为0.6m级配碎石中间夹一层土工格栅，土工格栅抗拉强度120KN/m，延伸率8%。填土重度20KN/m3，粘聚力15Kpa，内摩擦角30°，桩体混凝土抗压强度40Mpa，桩体粘聚力8Mpa，内摩擦角45°，τ=6Mpa，地层资料如下表所示：

 

　　表1土层物理力学参数表

 

　　2.1稳定性计算结果

 

　　具体计算结果见表2，其中Priebe方法中桩土应力比取35。

 

　　表2稳定性计算结果

 

　　从计算结果可以看出，采用复合地基处理后安全系数满足规范要求。

 

　　3.结语

 

　　（1）管桩复合地基处理路基在控制沉降的同时对路基整体稳定也具有很好的效果。

 

　　（2）由于目前国内对于管桩复合地基的桩土应力比的计算还没有公认的合理的理论计算方法，而Priebe方法的结果很大程度上决定于桩土应力比的选取，因此该方法可操作性差。

 

　　（3）国内通用的计算方法参数简单、易于操作，但该方法过高的考虑了桩体的抗剪强度，计算结果偏大，对于工程计算存在不利的一面。

 

　　（4）英国BS8006规范法综合考虑管桩复合地基的特点，参数选择合理，计算结果较为符合工程实际。

 

　　参考文献：

 

　　[1]孙晓科等.刚性桩桩网复合地基稳定性计算理论.铁道建筑，2009，07：36-39.

 

　　[2]饶为国，桩－网复合地基原理及实践[M].北京：水利水电出版社，2004：40－45.

 

　　[3]雷金波.带帽控沉疏桩复合地基试验研究及作用机理分析[D].博士学位论文.南京：河海大学，2005。