公路斜坡软土地基散体材料桩复合地基处治优化设计探讨

１ １ １ 设 计 变量 ．．
路规范规定的容许沉降值， 因此设计时采用 如下约 束条件 ： ｇ（ ＝ 一 ｓ ≤ ｉ ） ｓ ［］ ０ （） ２ 式中： ｓ 为公路路基沉降容许值 ； 为散体材料桩 ［］ ｓ 复合地基的总沉降 ， 由鼓胀段、 非鼓胀段及下卧层三
部分 沉降 之 和组 成 。 １２ ２ 承 载 力约束 条件 ．．
优化 设计 。
公 路散 体材 料桩 复合地 基 优化设 计 的 目的是 在
满足工程实际需要的情况下 ， 尽可能做到经济合理 ，
因此可 以 以总 的桩 长 ￡作 为 目标 函数 。 １ ２ 公 路等 厚软 土地 基优化 设计模 型 ． 通过 调 整桩 长和 置换率 的变化 来对 方案 进行 必 选 优化设 计 。设 计 变量为 ：
沉 降 的计 算 采 用鼓 胀 段 、 鼓胀 段 及下 卧层 三 非 部 分组 成 ， 加 固后 复 合 地基 的 总沉 降不 得 超 过 公 使
散体材料桩复合地基处治优化设计 的目的是在 保证地基承载力和沉降满足要求 的情况下 ， 尽可能 做 到经济 。工程 设 计 优 化 模 型一 般 包 括 三个 要 素 ： 设计变量 、 标 函数和约束条件。 目
在 进行 散 体材 料 桩 复合 地 基 设 计 时 ， 般 会 涉 一 及 到 ５个参 数 ， 即桩 径 、 长 、 间距 、 体强度 及 垫 桩 桩 桩
层厚度。其中， 桩径 由施工设备能力决定 ， 而桩长和 垫 层厚 度则依 据工 程实 际情 况事 先确定 并在 同一 工 程 中变 化不 大 ， 因此 ， 桩长 、 选 置换 率 为设计 变量 ， 通
第３ ７卷第 ３ 期
２１ ０ １年 ９月
湖
南
交
通
科
技
Ｖｏ． ７ Ｎｏ ３ １３ ．
ＨＵＮＡＮ ＣＯＭＭＵＮＩ ＣＡＴＩ ＯＮ ＣＩ Ｓ ＥＮＣＥ ＡＮＤ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ
Ｓ ｐ：０ ｅ 。 １ ２ １
文章编号 ： ０８８４ ２ １ ）３０２ —４ １０ —４Ｘ《０ ０ —０ ８０ １
着 土木工 程建设 的 迅 速 发展 ， 以碎 石桩 为 典 型 代表
的散体材料桩复合地基 ， 因其具有施工简单、 造价低
廉、 加固效 良好等优点 ， 在软土地基处理 中得到了广 泛 应用 。然 而 由于散体 材料 桩 与土体 作用 机理 的复 杂性及 测试 手段 的局 限性 ， 上散 体 材 料 桩 与 土体 加 相互作用难 以模拟 ， 使得人们 对散体材料桩复合地 基 的承载机 理及 其计 算 理论 认 识 受 限 ， 接 影 响工 直 程造价和工程质量 ， 因而有必要对其计算理论进一 步深化和完善 ， 同时结合工程现场实际情况 ， 对软土 路基 处理加 固方 案和 加 固设 计 参数 和施 工工艺 进行
Ｘ＝ ， ］ ［， ］ ［ Ｘ ＝ ｚｍ ２ （） １ 约束条件分为三种 ， 一是设计控制指标沉降 ， 一 个是承载力约束条件 ， 还有一个其它约束条件， 分别 用 下 面的式 子表 示 。
１ ２ １ 沉 降约 束条件 ．．
１ 散 体 材 料 桩 优 化 设 计 模 型
１ １ 一般 优化设 计 模型 ．
散体材料桩复合地基承载力的计算 ， 采用下式 进行 ：
Ｐ ｋＡ ，１ｐ ＋ＩＡ （ 一ｍ） ， ｅ ｌ１ ｐ， ｊ ２ １ ｒ＝ ｝ ２ ｐ ｆ （） ３
收稿 １ ： ０ １０ ・８ ３期 ２ １ －３０ 作者简介 ： 戴佑才（ ９ ８ ） 男 ， １６ 一 ， 高级工程师 ， 主要从 事公路桥梁施工与管理。
３ 期
戴佑才 ： 公路斜坡 软土地基 散体材料桩复合地基处治优化设计探讨 ｇ （ ） Ｐ 一 ≤ ３Ｘ ＝［ ］ ｐ Ｏ
２ ９ （２ １）
其中， ｐ ｐ厂 ｐ ， 分别为复合地基 、 桩及天然地基 ， 单 的极 限承载力 ；。 为反映复合地基 中桩体与单 ｋ，
桩 、 问土 与天 然地基 极 限承载 力 不 同的修 正系数 ； 桩 Ａ ， 为 复合 地 基 破 坏 时 ， 体 及 桩 问 土 发 挥 其 极 Ａ 桩 限强度 的 比例 ； 为复 合地基 置换 率 。 ｍ 满 足设 计要 求 的承载力 约束 条 件为 ： ｇ（ ２ ）＝［ ］－ ≤０ Ｐ ｐ， （） ４
公 路 斜 坡 软 土地 基 散体 材 料 桩 复合 地 基 处 治 优 化 设 计 探 讨
戴 佑才
（ 湖南路桥建设 集团公 司， 湖南 长沙 ４ ０ ０ ） １０ ４
摘 要： 针对湖南省常吉高速某合 同段斜坡软 土地基 ， 出了采用散体材料桩复合地基 提
进行优 化设 计 的处 治方 案 ， 确保 质量 的前提 下做 到 了经济和技 术上 的双重优 化 。 在 关键词 ： 路 工程 ； 土地 基 ；散体 材料桩 ；地基 处治 ； 化设计 公 软 优
中图分 类号 － １ ． Ｕ４ ６ １ 文 献标识 码 ： Ｂ
０ 前 言
散体材 料桩 复合 地基 是指 在 天然土 层 中设 置散 体 材料桩 作 为增 强 体 ， 由增 强 体 与 土 的相 互 作 用共
同 承担上部 荷 载 的一 种 人 工 地 基模 式 。近年 来 ， 随
式 中，Ｐ 为公路路基需要达到的承载力值。 ［］ 目标 函数 仍 以总造 价 ｚ作 为 目标 函数 ， 算 采 计
用下 式 进行 ：
ｆ ｒ ・
ｚ ｃ Ｌ ＋ ｄｌ ｍ一 ＝ｑ０ ０ ５ ｉ Ｕ ｋ√ ∑ ． Ｌ ９
过调整 桩长 和置 换率 对方案 进行 优化 。 １ １２ 约 束条件 ．． 在 按 沉 降 作 为 控 制 指 标 的复合 地 基 优 化 设 计
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中， 最主要 的约束条件就 是沉降 ， 先要满 足沉降要
求， 再验 算地 基 承载力 是否 满足要 求 。
１ １ ３ 目标 函数 ． ．