预应力管桩复合地基广泛应用于堤坝地基、高速公路路基、沿海围堤、港口工程堆场、机场场道等软基处理工程中。在道路工程建设中，复合地基由于在加固软土地基中施工速度快，可较大缩短工期，适宜各种地质条件，明显增加路基的稳定性，提高地基的承载力和减小变形等一系列的优点，得到了广泛的应用。而预应力管桩是处理软基中各种桩型中较为经济的一种桩基复合地基，在国内现有的扩建工程中使用较为广泛，尤其适用于深厚软基处理、桥头路段及含结构物衔接部位的地基处理。

 

　　1.1预应力管桩复合地基

 

　　预应力管桩作为刚性桩，与桩周围土一起组成复合地基，桩土共同作用。管桩复合地基由管桩桩体、桩帽、垫层及管桩周围的土体组成，用预应力管桩形成的复合地基，其布置可采用正方形或三角形，桩与桩的中心距等于、大于6倍桩径，一般采用6倍以上的桩间距组成疏桩复合地基。管桩复合地基沉降变形应为垫层的压缩变形、加固区的压缩变形和桩尖以下压缩层范围内未被加固土体的压缩变形三部分之和。预应力管桩基础可采用摩擦型或端承型，其长度应根据建筑物对地基承载力和变形要求，结合地层情况合理选用。对于控制工后沉降量严格的段落，原则上桩体应穿透软弱土层到达强度相对较高的土层（简称硬土层）。对于间隔硬土存在双层以上的软土层，桩体穿过部分层次软土层后，已能满足稳定和变形要求，也可不打穿软土。图1预应力管桩处理路基示意图

 

　　2预应力管桩的处理效果影响分析

 

　　预应力管桩复合地基由管桩的状体，桩帽及垫层等组成，不同的桩帽大小、桩间距、桩长及桩径等对处理效果有着明显的影响，通过应用有限元方法，模拟管桩复合地基的变形，讨论管桩处理的变形机理。

 

　　2.1管桩处理的效果分析

 

　　采用有限模拟方法来模拟管桩处理复合地基的变形情况，路基高度为6m，软土上覆3.0m的硬壳层，软土的厚度为6m，各图层的参数见表1及表2。图2及图3为处理前后的有限元离散图。图6-2为采用管桩处理，管桩上不设桩帽，桩间距为3.5m，桩长为9m，打穿软土层。

 

　　有限元计算结果见图4，从图4可以得出，采用管桩处理以后，即使管桩的间距较大，也未设桩帽，但也明显减少了地基的沉降量，路中心的最大沉降量从处理前的78cm减少到32cm，说明采用预应力管桩处理可有效减少地基的沉降量，但由于管桩的间距较大，造成了管桩桩体与桩间土体明显的沉降差，即引起了明显的桩体刺入现象，且越靠路中心，由于路中的荷载也越来越大，其上刺现象也更加明显

 

　　2.2桩帽大小的影响

 

　　如前所示，为减少管桩的上刺现象，提高管桩的单桩承载力，充分发挥管桩单桩承载力高的特性，一般在管桩的桩顶设置桩帽以提高单桩的承载力，减少管桩的刺入变形，图5为管桩间距为3.5m，桩帽大小分别为无桩帽、1.0m*1.0m、1.5m*1.5m及桩帽大小为2.0m*2.0m的地表沉降曲线，从图6-3可以得出设置了桩帽以后，与无桩帽相比，在路中荷载较大的部位，地基的沉降量图5不同桩帽尺寸的地基沉降量也明显减少，特别是桩的上刺现象，随着桩帽尺寸的增加，上刺的量也明显减少，且当桩帽的沉降量增加后，由于桩帽以下的土体与管桩组成复合地基，桩帽以下的土体也发挥作用，承担了更多的荷载，所以下卧层的沉降量也明显减小。但在路肩荷载较小的段落，设置了桩帽的地基其沉降量反而大于未设置桩帽或桩帽尺寸较小的地基，且桩帽较小的地基其下卧层的沉降量也较小，说明管桩处治的地基，在加载的过程中，荷载首先向管桩集中，即管桩承担了大部分的荷载，随着荷载的增加，桩间土也逐渐发挥作用，承担一部分的荷载，达到桩土共同作用。

 

　　2.3管桩桩长的影响

 

　　为研究管桩桩长的影响，取某高速公路典型的土层，软土上部上覆3.0m的硬壳层，软土的厚度为15m，各土层的计算参数见表3、表4。分别研究桩长为9m、14m及18m时地基的沉降变形情况。图7为桩径0.5m，桩间距2.5m，桩帽大小为1.5m，而桩长分布为9m、14m及18m时的地表沉降情况图。

 

　　3、结论

 

　　采用预应力管桩处理高速公路软土地基可以有效减少地基的总沉降量，且由于预应力管桩具有成桩效果好、能快速处理软基的特别，必将在高速公路软土地基处理中得到大量的应用。文中采用有限元的方法分析了预应力管桩的变形特点，为预应力管桩的复合地基设计提供理论依据。

 

　　参考文献

 

　　[1]桂炎德，徐立新.沪杭甬高速公路（红垦至沽渚段）拓宽工程设计方法[J].华东公路，2001，6

 

　　[2]杨卫东、陈景雅.新老路基拼接的沉降及对策浅析[J].江苏交通工程，1999年专刊

 

　　[3]桂炎德，徐力新.沪杭甬高速公路（红垦至沽渚段）拓宽工程设计方法[J].华东公路，2001，6