原创 成永刚 悠游2019 2022-02-22 20:58
一、刚性桩的主要受力特点
刚性桩承受竖向荷载的能力大，但承受横向荷载的能力很弱，即桩体的抗弯能力小，故不宜单纯的采用刚性桩处治失稳变形的坡体病害，尽量避免或减小桩体所受到的水平作用力。
因此，刚性桩应在桩顶设置多层土工格栅、连梁进行横向约束，设置台帽尽量将上覆荷载作用于桩体，从而减小刚性桩的水平作用力。当然，如果桩顶设置筏板是最为有效减小的工艺，但此时刚性桩处治的软基不属于复合地基，而属于单纯的桩基础了。
二、两类主要刚性桩的应用机理
1、软基的刚性桩设置主要有小间距短桩设置复合地基法和大间距长桩设置复合地基法两大类型。
1.1、短而密的刚性桩
1）桩长度较短，桩端往往没有进入稳定地层，存在下卧地层承载力可能不满足相关要求而出现较大范围的沉降。可假定为实体基础而依据复合地基抗剪强度进行稳定分析。
2）桩间距较小，单桩承载力较低，桩顶设置小截面桩帽，桩间软土的拱效应较好而不会出现桩间绕流滑动，故主要验算沉降和下卧层承载力。
3）由于桩体短而密，故一般情况下复合地基的造价相对较高，而且由于桩间距较小，挤土效应明显，故为减小相邻桩体施工影响造成断桩，施工工艺宜采用长螺旋工艺，而不宜采用振动或打入工艺。
1.2、长而疏刚性桩
1）桩长度较大，桩端进入稳定地层一定深度，工后沉降较小，有时可结合排水固结工艺进一步减小地基沉降，模型上可假定为复合桩基础。
2）桩间距较大，单桩承载力高，桩顶必须设置大截面桩帽，桩间软土的拱效应较好差而可能会出现桩间绕流滑动，
3）由于桩体长而疏，故一般情况下复合地基的造价相对较低，而且由于桩间距较大，相邻桩体施工影响较小，工法选择相对灵活，可采用长螺旋、振动或打入工艺进行施作。
三、刚性桩褥垫层要求
刚性桩顶的褥垫层是形成复合地基的关键，是调节桩与桩间土受力的核心。因此，合理的设置桩顶褥垫层关系到刚性桩复合地基有效应用。
1、褥垫层的设置必须平整、密实，应能确保刚性桩大型施工机具的正常使用和利于刚性桩施工。有时可在其下设置土工格栅或专用篾子增强地基的临时承载力而便于机具运转，但其设置不应影响刚性桩的正常施工。
2、褥垫层的厚度设置，应有满足桩顶上部的土拱效应形成，以及协调桩土应力比，减小沉降。在与排水固结法联合应用时，应考虑到塑料排水板或袋装砂井的工艺要求。
四、刚性桩填方破坏
刚性桩处治后填方发生失稳破坏的主要原因：
1、短而密刚性桩体，主要由于复合地基所承受的横向力过大，导致滑面从桩底出现而使工程“坐船”，或桩体抗剪能力不足所致，这一点类似于微型桩的受力模式。
2、疏而长刚性桩体，主要由于复合地基所承受的横向力过大，造成桩间土体出现绕流滑动，以及刚性桩由于应力集中承受了更大的横向作用力，导致桩体受弯断裂。
因此，减小刚性桩处治软基出现失稳变形时，可尽快采取卸载、反压进行处治。当然，也可以采用抗滑桩等其它措施进行横向隔断或支挡，提高填方体的稳定性。这也侧面说明了采用大截面桩顶台帽，桩帽覆盖率不宜小于整个面积的25％，且桩顶台帽应与刚性桩采用钢筋锚固连接。而桩顶台帽的计算应满足相应的冲切受力，以及结构的抗弯受力要求。当然，如果采用桩顶筏板更为是有利于填方稳定性的。
五、刚性桩施工工艺
1、须采用满足施工要求的褥垫层厚度，防止大型机具在上部移动时对前期完工桩体的影响。
2、宜采用后退法、从中间向两侧、从建筑物附近向远处施工，避免施工桩体时对既有桩体形成挤压而发生断裂。
3、采用刚性桩与排水固结法联合处理软基时，应优先施工排水固结工程，后续施工刚性桩。
4、管桩宜采用密闭式桩尖， 防止土体进入而不利于后期桩长的检测。
5、采用冲击碾压和强夯对填方进行补强时，应依据补强能量确保桩帽以上填方满足一定的安全厚度，防止补强时的强烈震动影响刚性桩上部的结构强度与完整性。
