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1、PCC桩复合地基的设计计算1.1 土层分布1、K0+106.712表1-1-1 土层土层土层顶面标高第i层土厚度侧阻力标准值桩间土承载力特征值第1层：1-17.741.020/第2层：1-26.643.520/第3层：2-13.141.025100第4层：2-22.149.0760第5层：2-3-6.862.53090第6层：2-4-9.3613.2/1202.K1+694.801表1-1-2 土层土层土层顶面标高第i层土厚度侧阻力标准值桩间土承载力特征值第1层：1-15.950.520/第2层：1-25.450.520/第3层：2-14.950.525100第4层：2-24.4511.176
2、0第5层：2-3-6.6513.23090第6层：2-4-19.859.65/1203.K2+991.524表1-1-3 土层土层土层顶面标高第i层土厚度侧阻力标准值桩间土承载力特征值第1层：1-26.290.720/第2层：2-15.590.925100第3层：2-24.699.9760第4层：2-3-5.2111.33090第5层：2-4-16.517.65/1201.2 单桩承载力计算现浇混凝土大直径管桩单桩竖向承载力特征值Ra的取值，应符合下列规定：1 当有单桩静载荷试验值时，应按单桩竖向极限承载力的0.5倍取值；2 当无单桩载荷试验资料时，对于初步设计可按下式估算： （3.4.4）式
3、中： 单桩竖向极限承载力标准值（kN）；K安全系数，取 K2。现浇混凝土大直径管桩单桩竖向极限承载力标准值可按下式计算： （3.4.5）式中：u 桩身外周长（m）；n 桩长范围内所划分的土层数；P 端阻力修正系数，与持力层厚度、土的性质、桩长和桩径等因素有关，可取0.650.90，桩端土为高压缩性土时取低值,低压缩性土时取高值；qsik 桩侧第i层土的极限侧阻力标准值（kPa）；当无当地经验时，可按现行行业标准建筑桩基技术规范JGJ94的规定取值；qpk 极限端阻力标准值（kPa）；当无当地经验时，可按现行行业标准建筑桩基技术规范JGJ94的规定取值；li 桩穿过第i层土的厚度（m）。按照上述
4、公式，计算得到单桩承载力为：188.94kN1.3 桩身强度验算桩身混凝土强度验算应符合下式规定： (3.4.6)式中： fc 混凝土轴心抗压强度设计值(kPa)，按现行国家标准混凝土结构设计规范GB 50010的规定取值；c 桩工作条件系数，取0.60.8； 桩管壁横截面面积（m2）。管桩截面积=0.3318, c=0.6, fc=9600c fc=1911kN188.94kN，桩身强度满足要求。依照上述方法计算其他断面如下：K0+106.712过渡段1911kN 367.8kNK1+694.801涵洞 1911kN 216.3kNK1+694.801 过渡段 1911kN256.6kNK2
5、+991.524涵洞 1911kN174.1kNK2+991.524过渡段1911kN232.4kN1.4 复合地基承载力计算现浇混凝土大直径管桩复合地基竖向承载力特征值应通过现场单桩复合地基载荷试验确定，初步设计时也可按下列公式估算： （3.4.3-1） （3.4.3-2）式中：fspk 复合地基竖向承载力特征值（kPa）；m 桩土面积置换率；d 桩身外直径（m）；de 一根桩分担的处理地基面积的等效圆直径（m），按等边三角形布桩时，de可按1.05D取值；按正方形布桩时，de可按1.13D取值；按矩形布桩时，de可按1.13取值；D、D1、D2分别为桩间距、纵向桩间距和横向桩间距（m）；R
6、a单桩竖向承载力特征值（kN）；Ap包括桩芯土在内的桩横截面面积（m2）；桩间土承载力折减系数，宜按地区经验取值，如无经验时可取0.750.95，天然地基承载力高时宜取大值；fsk 处理后桩间土承载力特征值（kPa），宜按当地经验取值，如无经验时，可取天然地基承载力特征值。按上述方法计算得到K0+106.712通道处复合地基承载力为98.4kPa。按上述方法同样计算其他断面复合地基承载力依次为：K0+106.712 过渡段 115.9 kPaK1+694.801 涵洞 102.8 kPaK1+694.801 过渡段 101.7 kPaK2+991.524 涵洞 96.0kPaK2+991.52
7、4 过渡段 98.6kPa1.5 复合地基沉降计算现浇混凝土大直径管桩复合地基的最终沉降量应按下列公式计算： （3.4.7-1） （3.4.7-2）（3.4.7-3） （3.4.7-4）式中：S1 现浇混凝土大直径管桩处理深度内复合加固层的沉降量（mm）；S2 下卧层的沉降量（mm），可采用分层总和法计算，作用在下卧层土体上的荷载应按现行国家标准建筑地基基础设计规范GB 50007的规定计算； 按分层总和法计算的复合加固层沉降量（mm）； 沉降计算经验系数，根据地区沉降观测资料及经验确定；无地区经验时可按表3.4.7的规定取用； 对应于荷载效应准永久组合时的基础底面处的附加压力（kPa）；、
8、基础底面计算点至第i层土、第i-1层土底面的距离（m）；、 基础底面计算点至第i层土、第i-1层土底面范围内平均附加应力系数，可按现行国家标准建筑地基基础设计规范GB50007的规定取值； 基础底面下第i层天然地基的压缩模量（MPa）； 基础底面下地基压缩模量提高系数； 基础底面下天然地基承载力特征值（kPa）； 沉降计算深度范围内压缩模量的当量值（MPa）； 第i层土附加应力系数沿土层厚度的积分值（m）。表3.4.7 沉降计算经验系数(MPa)基底附加压力2.54.07.015.020.01.41.31.00.40.21.11.00.70.40.2地基沉降计算深度应大于复合土层的厚度，并应符
9、合现行国家标准建筑地基基础设计规范GB 50007关于地基沉降计算深度的有关规定。加固区沉降和下卧层沉降计算见下表。K0+106.712 通道处 加固区沉降为7.54cm，下卧层沉降为1.60cm，总沉降为9.14cm。K0+106.712 通道表1-2加固区沉降土层埋深第i层土厚度路堤顶面宽度路堤底面宽度路堤填土高度填土容重附加应力天然土层模量模量提高系数复合模量压缩量0.0000135.539.81.42028.48.38.2999935.539.81.42027.53.031.093.3170.0090.735.539.81.42027.37.161.097.832.45累计沉降72.4
10、5折减系数1.0475.35表1-3下卧层沉降z第i层土厚度路堤顶面宽度路堤底面宽度路堤填土高度填土容重下卧层顶面埋深(桩长)扩散角附加应力压缩模量压缩量0.0000135.539.81.42015.213.41.81.7999935.539.81.42015.213.423.98737.166.031513.235.539.81.42015.212.723.289212.6924.22累计沉降30.26折减系数0.5316.03 其余部分沉降，计算结果如下：K0+106.712 过渡段加固区沉降为4.26 cm，下卧层沉降为0.71 cm，总沉降为4.97 cm。 K1+694.801 涵洞
11、处 加固区沉降为28.56cm，下卧层沉降为22.86 cm，总沉降为51.42cm。K1+694.801 过渡段加固区沉降为31.08cm，下卧层沉降为21.44 cm，总沉降为52.52cm。K2+991.524 涵洞处加固区沉降为23.10cm，下卧层沉降为24.16 cm，总沉降为47.26cm。K2+991.524 过渡段加固区沉降为31.93 cm，下卧层沉降为20.96 cm，总沉降为52.89 cm。对高速公路而言，工后沉降是指道路结构层竣工并开放交通后所产生的沉降量。在公路使用期内不发生较大的沉降量和不均匀沉降，是保证路面结构完整和车辆高速平稳行驶的关键。为此需要准确的评估地
12、基固结状态和工后沉降是否小于允许值以及合理确定路面层施工时间。因PCC桩为刚性桩，复合地基加固区整体刚性相对较大，在路堤荷载作用下，桩间土的沉降主要发生于路堤填筑阶段并在桩土荷载调整分担过程中很快趋于稳定，工后沉降主要由下卧层的固结变形引起。目前，固结计算仍然依据太沙基的单向固结理论。假定渗透和压缩变形只在竖向发生，在线性加载条件下土层的平均固结度为： 若荷载是分级施加，对第i级荷载可用上式计算，整个加载过程可由上式迭加求之。对于单向固结，土层的平均固结度也可用下式表示： （3-13）式中：经过时间t后的地基固结沉降量；地基的最终固结沉降量。假定下卧层底面为排水层，施工期按照90天计算，根据太沙基的单向固结理论公式，各段落工后沉降见表1。PCC桩方案表1 特殊路基设计表序号处理段落处理长度（m)平均填土高度（m)计算桩号处理方案处理后沉降量（cm）备注总沉降施工期沉降工后沉降1K0+106.712通道处48.50.618K0+106.7PCC桩，L=10m,D=2.5m12.399.143.252K0+106.712过渡段300.618K0+106.7PCC桩，L=15m,D=2.8m9.84.974.833K1+694.801涵洞处445.12K1+694.8PCC桩，L=11m,D=2.5m58.5551.427.134K1+694.801过渡段305.
