带帽控沉疏桩在市政道路软基处理工程中的应用

张建军 何素明

（1.珠海市南方人力资源服务有限公司，广东珠海 519000；2.广东德浩建设有限公司，广东珠海 519000）

近年来，随着我国城市规划建设速度的不断提升，市政道路规划建设规模不断扩大。道路作为人们日常出行的主要通道，其安全性、舒适性对交通出行存在一定影响。在市政道路工程中可以应用带帽控沉疏桩技术加固道路软土地基，控制沉降量，提高交通出行安全。

1 复合地基沉降计算

带帽控沉疏桩加固处理的市政道路软土地基，属于复合地基的一种，其沉降计算可通过桩帽土体和复合地基两种模式进行计算。

1.1 桩帽间土体模式

带帽控沉疏桩沉降量计算为桩帽间土体压缩量和垫层压缩量之和。受市政道路路基荷载影响，垫层压缩量通常小于1 cm，能够通过弹性方式进行计算。按照试验结果和数值分析，桩帽土体受分担荷载影响，在区段深度存在附加应力，对于桩帽土体，荷载作用中土体所产生的附加应力区域存在一定影响深度，影响深度通常情况小于桩长。

桩体围箍将桩帽土体沉降视作竖向位移，确定桩帽所受土体表面作用力，通过单向分层总和法与太沙基一维固理论计算沉降和固结度。该沉降计算方式易被相关人员接受，计算方法简便，通过相关计算分析能够直接计算桩帽土体表面的荷载[1]。经现场试验并对数值进行分析，受路基荷载作用，桩帽沉降和复合桩沉降数值存在差异，复合桩体存在刺入情况，导致复合桩沉降量小于桩帽沉降量。将桩帽土体沉降量视为带帽控沉疏桩复合地基沉降量，通过该处理方式能够有效提升工程安全性、可靠性。新建市政道路工程对于桥头沉降量的控制标准一般小于3 cm，将桩帽土体沉降量控制在施工结束后沉降量要求标准范围中，能够有效避免桥头跳车情况发生，提升行车安全。

1.2 复合地基模式

复合地基沉降量为卧层土体的压缩量、复合桩压缩量和垫层的压缩量总和，垫层的压缩量与桩帽间土体模式相等。桩体存在较大刚性，桩体的压缩量忽略不计，采用该模式进行计算，只需要计算卧层土体的压缩量即可。

现阶段，较适用的计算方式为将桩帽顶所受载荷视作桩顶位置荷载，将桩顶荷载所产生的对地作用力视作桩端集中力、桩侧均匀分布力和桩侧随深度线性增长的分布力三种荷载的叠加，对于三种荷载的计算较为复杂。

2 复合地基设计优化

2.1 设计含义

带帽控沉疏桩按照控制承载力设计，按照设计结果，根据桩帽土体施工结束后沉降量要求范围优化设计。带帽控沉疏桩道路复合地基的设计存在两层含义。

（1）控制地基沉降量。

（2）控制桩帽土体沉降量。

进行设计时，需要将桩帽土体沉降量控制在施工后沉降量标准范围内，即3 cm。

2.2 设计思路

带帽控沉疏桩道路复合地基设计思路的确定需要通过合理的方式。

（1）调节桩帽尺寸和桩体的中心距，实现对桩帽土体所受荷载调整，实现桩帽土体沉降量控制，满足道路工程桥头沉降量控制标准。

（2）在路基填土施工中，增加预压时间或开展超载方式预压，确保沉降量控制在3 cm内。

（3）对于桩帽土体沉降量的控制能够有效避免路基出现不均匀的沉降情况，导致路面出现凹陷、坍塌情况，确保道路交通行车安全。

2.3 优化思路

市政道路工程施工存在预压期，在进行设计工作时需要充分应用预压期特点，在确保满足工期和沉降量的基础上，合理增加桩体的中心间距，有效减少桩数的使用量，确保处理效果，降低项目造价成本。

（1）对带帽控沉疏桩道路复合地基进行初步设计，将桩帽尺寸和中间间距作为重要参数，其他参数设计按照规程规范、水文地质条件进行调整确定。

（2）对相应取差值数值是否满足沉降量标准要求进行判断，以此作为标准对桩帽尺寸和中心间距进行调整，满足标准应减小桩帽的尺寸，增加中心间距，减少桩数用量，控制工程造价效果。

（3）调整后对相关取差数值和沉降量标准要求关系进行重新比较，不满足要求则应进行取值，包括桩帽尺寸、中心间距、沉降增量、总沉降量等。

2.4 调整措施

初步设计取差数值不满足沉降量标准要求时，应进行适当调整。

（1）增加桩帽尺寸、缩减中心间距，调整后进行重新计算，直至取差数值满足沉降量标准要求。

（2）通过增加预压时间或通过超载预压方式，降低桩帽土体沉降量，在施工中可将两种方式联合使用。

工期时间较长，可以通过增加中心间距，增加预压时间，减少桩数措施，实现工程造价控制[2]。工期较紧，可通过超载预压、增加桩帽尺寸、缩减中心间距方式保证施工质量，实现道路复合地基加固。对于带帽控沉疏桩道路复合地基，设计关键内容为确定桩土的应力比，确定桩土应力比方可确定桩帽土体荷载。

3 带帽控沉疏桩在市政道路软基处理工程中的实际应用

3.1 地质参数分析

进行市政道路复合地基加固施工前，需要对地质参数情况进行收集，为后续带帽控沉疏桩设计提供相应参考条件。

3.2 设计参数初步拟定

根据拟建道路沿线周边市政管道、地形地貌条件、地质条件、道路使用要求及本阶段软土路基处理范围，主要采用带帽素砼桩复合地基对软土路基进行处理。

设计桩径0.5 m（桩长<25 m）、0.6 m（桩长≥25 m），拟定桩间距2.5～4.5 m，正方形布置，桩体材料采用素砼，强度等级为C15。桩体施工至设计高程检验合格后，开挖土模在桩顶设置桩帽，规格0.3 m×1.5 m×1.5 m，采用C20混凝土浇筑，内设一层钢筋网（Ф14，间距100 mm）。桩帽以上铺设土工格栅两层、级配碎石垫层0.5 m，素砼桩须打穿淤泥，桩顶至整平高程。

3.3 复合桩土应力比固结计算及修正

正式开展施工前对试验段的带帽控沉疏桩道路复合地基桩体应力计算固结沉降，对比现场情况和计算结果。

通过三种计算结果分析地基固结沉降情况存在一般规律。通过单向分层总和法和一维固结理论计算的固结沉降量和实际测量数值较接近，桩土应力比不断增加，计算结果和实际测量数值存在差异且逐渐增加。造成该情况的主要原因是计算时忽略桩帽土体荷载作用，实质上荷载是存在的，导致应力比计算较大，总沉降、固结沉降结果较小，需要对应力比值加以调整。存在土体参数复杂性影响，在计算时可从计算值和实测值间合理选择加权系数，通过综合分析修正，预测总沉降量。

3.4 设计结果优化

本文仅对预压时间和中心间距优化分析，在路基作用下，地基的天然总沉降量78.4 cm，通过使用带帽控沉疏桩进行加固，中心间距设置4.5 m，路基的总沉降量33.4 cm，相比天然沉降明显减小多。增加中心间距，总沉降量增加，为了提升加固效果减少桩数，确保路基稳定性，需要增加预压实践，控制沉降量。若在施工中增加中心间距，预压时间应随之增加。

市政道路工程工期较紧的情况下，不可采用此种方式，可通过增加桩帽尺寸，缩减中心间距方式确保在规定工期内完成施工，有效控制路基沉降量，避免市政道路在投入使用短期出现沉降情况。对于沉降量的控制，可以通过超载预压方式，超载预压方式仅适用工期较为宽松的情况下，在实际的施工中需要根据具体情况选择应用。

实践中，复合地基加固工程中应考虑工程造价、工期因素，选择调整中心间距，中心间距设定2.5～2.8 m，中心间距增加，所使用桩数量减少，桩尺寸保持不变，实现工程造价的控制。

4 带帽控沉疏桩在市政道路软基处理工程中的应用总结

为确保在市政道路软基处理工程中有效控制桩帽土体沉降量，可结合工程实际情况调整桩帽尺寸和中心间距，对桩土应力加以控制，配合应用预压方式，实现带帽控沉疏桩市政复合设计方案优化。通过大量的工程实践，在确保桩帽土体沉降量处于标准范围的基础上，通过增加中心间距或缩减桩帽尺寸，减少工程中桩帽用量，有效控制工程造价。在实际的工程中可能存在沉降量控制不满足标准要求情况。根据情况可采取不同方式加以改善，对于工期较为宽松情况可通过增加预压时间或超载预压方式，对于工期较紧情况可通过增加桩帽尺寸方式或缩减中心间距的方式。

通过分可知，在实际的市政道路软基处理工程中，带帽控沉疏桩技术的应用能够实现工程造价的有效控制，实现建设单位经济效益的提升，对于该技术的应用应当加以推广应用。

5 结语

综上所述，在市政道路软基处理工程中通过应用带帽控沉疏桩施工技术和采取预压等措施，能够有效控制地基沉降量。以实际市政道路工程为例，对带帽控沉疏桩在市政道路软土路基控制沉降量的情况进行分析得出，通过调整桩数或调整桩帽尺寸能够在控制沉降量的前提下，实现有效控制工程造价，实现加固。相较于普通素混凝土桩可以有效减少造价、有效控制下称或穿刺，具有经济性和可行性，值得推广应用。