摘要：大直径复合柱深厚软基“刚性复合厚壳层”的地基处理，就是按照不同设计要求将不同类型的大直径快速沉入深厚软基设计标高处中，使不同类型的大直径植在施工后变成大直径复合柱，同时与桩间土友好协同作用，共同完成形成了“深厚的刚性复合厚壳层”。其桩具有直径大、复合、单桩承载力高、柱身质量可靠、抗水平推力及抗侧滑能力强；“深厚的刚性复合厚売层”具有深厚整体刚性复合层，可传递上部不同的复杂的垂直及水平荷载，工后总沉降及差异易控制易稳定的特点，深厚刚性复合体整体的抗竖向、抗水平推力及抗侧滑能力强，可为投资方节约综合成本20%以上、施工速度快节省4-6个月、减少施工出士量50%，在软基施工工程中可充分利用“应”废弃的软淤泥土、充分发挥大直径复合柱与改良后的同土协同作用，“变度为宝”，为典型的绿色环保施工工程。

　　一、引言

　　当前我国正处高速发展时期，然而在处理10m以上深厚软弱士地基上时施工单位“均能”按施工图施工处理，普遍存在着既要赶工期、又要省成本，又要满足设计施工《标准》的现状，处理层的复合体往往都“合格”，但现实反映的结果是工期一延再延成本一增再增，甚至有的工程在通车后2-3月后行车路面就开始不均匀下沉，已严重影响了通车能力，甚至封路大修。经过多年现场的施工、试验、检测及课题研究后发现有两条影响现状的重要因素：(1)政治形象工程，需赶工期、轻质量,火候不到；(2)重视复合体的处理层、轻下卧层，米用的处理方法及施工技术质量不到位等。

　　二、工程概况及内容

　　珠江三角洲环形高速公路西环段(南段)高速公路是国道主干线广州绕城公路九江至小塘段是国家重点项目，该项目位于广东省经济最为活跃的珠江三角洲，地处珠江三角洲水网发达地区，工程地质复杂多变，软基密布，全线需处理的软基段达20多公里，最深处理深度达18m-20m，桥头填士厚高达8m，沿线两旁多为底洼水溏鱼溏，一抽水抓鱼，邻近的路基就会开裂、沉降及差异沉降、甚至垮塌等影响因素。本科研工程为避免此现象发生，采用了刚柔结合“深厚软基刚性复合厚壳层”处理施工的方法，通车10年来整体沉降及差异沉降已远远满足了设计要求近1/500的技术水平。
　　三、刚性复合厚壳层的工作原理及工艺

　　刚性复合厚壳层的工作原理是由：大直径刚性复合桩+钢筋砼桩帽盖板+三角形梅花式满堂红布置桩+碎石垫褥层+土拱层协同作用共同完成的深厚刚性复合厚壳层整体一种新型软基处理施工技术。


　　四、刚性复合厚壳层的工程应用

　　4.1试验段工程的地质报告


　　4.2大直径复合桩在深厚软基工程的应用

　　本次大直径刚性复合桩技术的施工、科研试验选在珠江三角洲环形高速公路西环段(南段)高速公路即国道主干线广州绕城公路九江至小塘段四标段上典型的深厚软基进行施工处理。采用了“刚性复合厚壳层”技术，其软基层厚度18m-22m，刚性桩外直径Φ1000m，设计桩长20m，C20素砼刚性桩桩身，C25钢筋砼桩帽盖板1500x1500X200m，刚性柱中至中距分别为3.0m、3.5m，呈正三角形梅花式满堂红布置。

　　大直径刚性复合柱施工、桩载荷试验检测为2005年12月至2006年7月,全线通车时间为2008年12月,此条高负着粵西、粤南高速至广州自云国际机场和粤北高速分流互通的作用。本次科研课题在结题及评审鉴定会前专门组织了专家到西二环段（南段）四标科研段实地考察并录了像，认为已具备审鉴定验收条件,于2013年12月19日上午广东省交通运输厅在广州市组织召开了“广东高等级公路软基大直径现浇桩地基处理设计及受力性状研究”项目成果鉴定会。结论：本次项目科研成果总体达到国际领先水平。

　　4.3大直径复合桩深厚软基处理现场施工


　　4.4大直径刚性复合桩高速公路应用9年后的效果

　　大直径刚性复合柱技术在西二环段(南段)四标段的深厚软基处理施工、验收及2008年12月通车后至今，工后沉降量始终<60mm，未出现差异沉降及滑坡现象。刚性复合厚壳层技术是深厚软土复合地基加固处理的一种新型工艺技术，其桩具有直径大、复合、单桩承载力高、桩身质量可靠、抗水平推力及抗侧滑能力强:“深厚的刚性复合厚売层”具有深厚整体刚性复合层，可传递上部不同的复杂的垂直及水平荷载，工后总沉降及差异易控制易稳定的特点，深厚刚性复合体整体的抗竖向、抗水平推力及抗侧滑能力强，可为投资方节约综合成本20%以上、施工速度快节省4-6个月、减少施工出土量50%，在软基施工工程中可充分利用“应”废弃的软淤泥土、充分发挥大直径复合桩与改良后的桩间土协同作用,“变废为宝”，此技术可广泛应在高速、高铁、市政、机场、港口码头堆场、护岸结构体、水利水渠挡土墙和建筑深基坑的支护结构体系等复合桩基础中，为典型的绿色环保施工工程。

　　4.5本次科研的主要技术内容及性能指标

　　4.5.1 通过开展现场大直径现浇砼刚性桩单桩及复合地基的静载荷试验，揭示了其承载性能通过开展路提下现场大直径现浇砼刚性桩复合地基表面沉降、深层沉降、孔压、水平位移、桩士应力等的现场试验，得到不同路提填士高度下复合地基的应力、变形规律，并通过数值模拟分析了路堤土拱效应和垫层拉摸效应规律揭示了现场大直径现浇砼刚性柱加固软基机理。

　　4.5.2 全面、完整、快捷反映了大直径刚性桩、桩盖板、工格栅、碎石垫层、高厚路堤填土碾压实层、桩间土间相互影响和协同工作特性和机理。本研究成果：大直径刚性桩与深厚原位桩间土软土地基载荷分配比例为80%:20%，土拱效应均在刚性桩盖板、土工格栅、碎石垫层完成后，其上压实覆土完成2m以上才出现(原位实测)。

　　4.6本次科研成果的创造性及先进性

　　4.6.1 通过开展路堤下现场大直径现浇砼刚性柱复合地基现场试验和检测，得到不同路堤填土高度下复合地基的应力、变形规律，并通过数值模拟分析了路堤“土拱效应”和垫层拉模效应规律，揭示了现场大直径现浇混凝土刚性桩加固软基机理。

　　4.6.2 2013年12月19日,课题成果通过了广东省交通运输厅纽织的鉴定认为：本科研成果对大直径现浇混凝土刚性技术及其应用，进行了全面的工程试验和科学研究,所取得的成果社会和经济效益显著，具有较大的推广应用价值。研究成果总体达到国际领先水平。

　　五、结论

　　刚性复合厚売层技术首次在珠江三角洲工程试验获得的成功案例，再次证明了它的独特、独创性：这一核心技术可广泛应用于高速公路、市政道路、海洋工程、码头工程、围海造地工程、土建软弱土深基坑支护桩工程、堤坝、水利工程、机场深厚软基处理工程等方面。本次科研及施工不仅有效解决了大直径桩工程造价高、工期长、施工难度大的技术瓶颈,同时还具有施工方法简捷、沉管时间快、深、现浇质量可靠、施工周期缩短、耐久性能好以及保护环境等显而易见的优越性：其方法可节省40%以上的砼材料、提高近10倍的工作效率、减少施工出土量50%，如溶方节省综合成本20%以上；大直径刚性复合桩“刚性复合厚売层”技术提供的是一种质量稳定安全、新型、环保、省材、省力省时、综合成本低、“0”伤亡、工后总沉降易控制易稳定的深厚软基工程处理技术和工艺，本次工程科研试验获得的成功和研究成果，将为今后复杂基础工程建设提供了一整套科学解决方案