0前言
位于西江入海口的珠海地区，广泛分布有软弱淤泥层，淤泥层厚度约20～40m，属于深厚软土。淤泥表现为高含水量、高压缩性、大孔隙比、高灵敏度及低强度等特性，具流变、触变及欠固结特征，易导致路基沉降和失稳。管桩具有桩身质量好、处理深度大、承载力高、处理后工后沉降小等优点，在深厚软土地区被广泛应用。但对于地质条件认识或设计考虑不足，处理后会存在一定的质量病害。本文结合管桩复合地基软基处理工程经验，对管桩复合地基设计中的要点进行浅析。
1管桩复合地基设计
管桩复合地基设计的内容主要包括地质条件分析、盖板设置、褥垫层设计、桩端持力层选择以及承载力、沉降和稳定性分析计算等。采用管桩复合地基设计时应保证承载力及工后沉降满足规范要求、路基填筑过程中不发生失稳及在使用过程中不产生较大的不均匀沉降，同时应保证技术可行经济合理的原则。
1）、详细分析地质条件
详细设计前应根据场地情况开展详细的勘察工作，充分了解淤泥的重要物理力学性能指标，如厚度、含水量、孔隙比、压缩系数、e-P曲线、灵敏度、强度及欠固结等。对于以下几种情况管桩复合地基应慎用：
（1）、淤泥为欠固结土，OCR值较小，且淤泥直接揭露，顶面无覆盖层或者覆盖层较薄。
（2）、淤泥层中无性质较好的夹层。
（3）、淤泥层底面直接揭露风化岩，桩端位于不可压缩层。
（4）、淤泥层厚度较大，路基填土厚度较大时，容易导致路基失稳。
2）、合理控制造价
管桩桩身为预制的预应力混凝土，弹性模量较大、压缩性极小，处理后复合体的复合模量较大，在荷载作用下压缩较小。经验算承载力、沉降及差异沉降满足要求的情况下，应尽量采用较大的桩间距以降低造价。
3）、控制差异沉降措施
由于管桩的刚度较大，当桩端进入相对持力层时，管桩的沉降较桩间土要小，当管桩与桩间土差异沉降达到一定数值时，容易导致路面不均匀沉降，从而出现波浪形路面，影响行车舒适性。
控制差异沉降的原理：调整桩与桩间土的应力比，使桩土应力比尽可能的大，桩土的沉降尽可能的相等。控制差异沉降的措施主要有：设置垫层、合理设置盖板和保证桩顶路基填土形成土拱效应。
（1）、设置垫层：设置具有一定厚度且刚度较大的垫层，并在垫层内设置具有一定抗拉能力的土工织物，可以有效的提高桩土应力比及路基复合土的内摩擦角；
（2）、合理设置盖板：由于管桩桩间距一般较大，桩的置换率较小，一般通过在桩顶设置盖板，以增加桩的受力面积，在保证桩和盖板连接质量的基础上，设置大尺寸盖板，这样能较大程度提高桩土应力比。
（3）、保证路基填土形成土拱效应：道路长期主要承受路基荷载和汽车动荷载的作用，为了使汽车荷载能有效分散到管桩上，应使路基土自身形成土拱效应。形成土拱效应最小填土厚度按式1-1计算。
图1计算模型图
根据图1，可以计算出形成土拱效应的最小填土厚度H，如式1-1所示：
式1-1
式中H—最小填土厚度（m）；
S—桩间距（m）；
D—盖板边长（m）；
ψ/2—填土的复合摩擦角（°）。
从式1-1中可以看出：提高填土的复合摩擦角或采用较大尺寸的盖板可以有效的降低填土高度。
4）、桩端土层选择
由于道路路基为柔性地基，管桩应按摩擦桩进行设置，因此桩端土层的选择尤其重要。
（1）、桩端悬浮于软土层
桩端悬浮于软土层中时满足摩擦桩设计原则，由于软土尚未完成自重固结沉降，在道路使用过程中，管桩会随软土自重沉降而下沉，工后沉降较大。
（2）、桩端进入风化岩层
桩端进入风化岩时，管桩几乎不发生沉降，软土将发生自重沉降，从而使得桩与桩间土之间存在较大的差异沉降，容易导致波浪形路面。
（3）、桩端位于可压缩层
桩端位于可压缩层时满足摩擦桩设计原则，在软土自重沉降过程中，软土在桩周形成负摩阻力作用，由于桩端土具有可压缩性，此时桩端刺入桩端土而发生沉降，这样能有效的控制桩土差异沉降。
因此应选择残积土、可塑或部分硬塑粘土、粗砂或砾质粘土等可压缩土层作为桩端土。
3桥涵过渡段处理
在深厚软土地区修筑道路，在遇到桥涵等构造物时，往往出现跳车现象，为了避免跳车造成的行车不舒适，《公路路基设计规范》（JTGD30—2004）中规定高速公路和一级公路工后沉降标准：桥台与路堤相邻处≤0.10m；涵洞、通道处≤0.20m；一般路段≤0.30m。
达到规范要求的工后沉降标准可以采取两种方法：一是采用桩基础处理；二是采用排水固结法和复合地基联合处理。
1）、桩基础处理
桥台或涵洞基础采用桩基础，基础沉降甚小。当采用端承桩处理时，可以保证桥涵段工后沉降满足规范要求，但是采用端承桩时需要克服桩与桩间土之间的差异沉降，为了解决差异沉降问题往往采用较密的桩间距，使得桩承受上部荷载，桩间土不承受荷载，这样处理工程造价非常昂贵，而且这种处理方法只是将跳车问题延后至路基段，并没有真正解决跳车问题。因此桥涵过渡段不宜采用桩基础处理。
2）、排水固结法与复合地基联合处理
珠海地区软土层达30余米厚、含水量高、孔隙比大且呈欠固结特性。单独采用排水固结法处理时，工后沉降不能满足要求；单独采用管桩复合地基时，管桩与桩间土差异沉降较大，容易形成波浪形路面。因此，对于深厚软土地区桥台路段一般采用排水固结法联合复合地基进行处理，能够达到较好的效果。
排水固结法通过排出土体中孔隙水而发生固结，进而克服土体的欠固结性质，使得软土在工后不发生自重固结沉降，减少桩与桩间土差异沉降，同时大大提高一定深度内软土的物理力学性能指标；管桩复合地基则较大幅度提高复合体的刚度，使得在较大的路基荷载和汽车动荷载在作用下沉降大大减少，达到工后沉降标准。
4管桩与基坑开挖的关系
在城市道路中分布有较多的管线及构筑物，由于桩基设备的工作条件限制和后打桩对构筑物的影响等因素，一般管桩复合地基都先于构筑物施工，后期构筑物基坑开挖时，其变形对管桩的影响较大，目前管节连接一般采用焊接，在受到水平力作用或倾斜时容易造成脆性剪断。为了保证管桩成桩质量，在软土地区基坑开挖时宜考虑支护措施且应以变形控制设计。
5长短桩组合设计
采用长短桩设计时，可以充分发挥长短桩的协调变形特性，同时也可以减少部分造价。长短桩分为狭义长短桩和广义长短桩
1）、狭义长短桩
狭义长短桩设计时，长短桩宜穿透整个软土层，短桩比长桩短3m，且长短桩交替布置。在路基荷载和汽车荷载作用下，由于长桩刚度较大，长桩先于短桩受荷，当桩端刺入桩端土达到平衡时，短桩开始受力，这时长短桩互相协调变形，从使得整个路基沉降更均匀。
对于软土层下直接揭露风化岩且地层变化较大区域，采用狭义长短桩处理时，往往长桩打到风化岩，短桩悬浮于淤泥中，在荷载作用下，长桩沉降较小，而短桩沉降较大，最终形成波浪形路面。
2）、广义长短桩
广义长短桩中长短桩之间的桩长差异可以不受限制，根据地层分布情况确定。对于软土层较厚且中间有一层或多层性质较厚的夹层时，可以考虑采用广义长短桩处理，长桩穿透整个软土层，短桩则穿透上层软土而进入夹层内，根据荷载的传递特征，上层软土的附加荷载应力较大，由长桩和短桩共同承担，下层软土的附加荷载应力较小，由长桩承担，这样设计既经济又受力合理。
6结束语
在深厚软土地区采用管桩进行软基处理，只有熟悉地质条件特征及掌握设计要点，才能达到预期的处理目标。
参考文献：
[1]中国建筑科学研究院.JGJ79-2002建筑地基处理技术规范.2002.
[2]广东省建设厅.DBJ15-38-2005建筑地基处理技术规范.2005.
[3]殷宗泽.土工原理.北京：中国水利水电出版社，2007.
[4]龚晓南.地基处理手册（第三版）.北京：中国建筑工业出版社.2008.
[5]龚晓南.复合地基设计和施工指南.北京：人民交通出版社.2003.
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