中国交通建设股份有限公司科技研发项目立项申请书项目名称： 大直径现浇管桩（ PCC ）应用技术研究申报单位： 中交第四公路工程局有限公司项目负责人： 王安项目经费： 20 万完成时间： 2011 年 12 月 31 日中国交通建设股份有限公司制订一、立项背景目前在公路软基处理中使用的方法主要有桩基、 粉喷桩、散体材料桩、 强夯法和真空预压、堆载预压等加固法任何一种加固技术都有它的优越 性，也有其局限性粉喷桩、散体材料桩方法，造价低廉，但施工质量不 易控制，且加固深度有限；超载预压方法由于软弱地基土的强度很低，因 而存在路堤的稳定性问题，不可能快速加载，制约着工程的进度，因此施 工工期很长，影响工程本身的经济效益，另外超载预压需要额外土方，在 平原地区将会多占用耕地，破坏环境；强夯法主要针对透水性较强软土的 加固效果明显，对软粘土不适宜，对沿海地区的粘土及淤泥质土的加固受 到了限制基桩在加固软土地基中使用，可大大缩短工期，加固处理深度 较其它方法占有优势，可明显增加路基的稳定性，减少地基的沉降，但其 基础加固的造价较高长期以来，深厚层软土路堤的工后沉降问题（特别是桥头、结构物段 的桥头跳车问题）一直是岩土工程界关注、研讨、研究的核心问题之一， 深厚层软土地基处理方法研究及成本控制也是重点关注的问题， 采用传统处理方法（如搅拌桩、碎石桩）等难以解决彻底这一问题。
北沿江高速公路马鞍山至巢湖段位于安徽省东南部巢湖市境内， 是安徽省沿江北岸高速公路的重要组成部分， 同时还是马鞍山长江公路向西的延伸线，也是高速公路网中的“横6”〜南通至武汉高速公路的重要组成部 分，自东往西方向，沟通了安徽省高速公路网中的“纵一”（徐州至杭州）、“纵 二气徐州至福州）南北两条纵线本合同段起点接马鞍山长江大桥北岸接线工程姥桥互通立交处姥桥 镇李村，起点桩号为K0+000.000 ,然后路线向西北沿小西段和长沟之间， 于官塘小学西北110米处左右在K4+900处与滁马高速形成姥桥枢纽互通立交后，路线继续向西北，于k5+308处跨越X023县道改路，经过X023 县道后继续向西在 K6+168处跨越丰山河，在 K7+191.5处再次与X023 县道交叉路线向西经南义初级中学北 150米处上跨X023县道，经颜太二、考塘水库边岗地向西北经九联村与洋山水库北侧、冯赵底南侧到达本 合同段终点，终点桩号K14+800，路线全长14.8Km本项目的不良地质主要为软土及软岩，软土主要分布在 K0+000〜K6+250段落，位于长江北岸线阶地，属长江冲积平原，施工时主要采取 大直径现浇薄壁管桩处理；软岩主要分布在 K6+200〜K14+800段落，软 岩主要为紫红色泥质粉砂岩。
项目气候特征：气候温和、四季分明、雨量适中、光照充足，无霜期 较长，梅雨显著、夏雨集中区内多年平均气温在 15.7〜15.9 C左右，极端最高温（7月）达41.3 C,极端最低气温（1月）为15.7 C年平均日 照数2299.5小时，年无霜期230天左右多年平均降水量在1000〜 1158mm，丰水年降雨量为（最多7月）1618.7mm，旱年降水量为（最 少一个月）440.8mm , 6至9月降雨量较大，具有降水时间长、最短时间 降水强度大等特征夏季秋季雨季集中，常出现大面积持续性暴雨及阴雨 天气，并发生内涝灾害；春冬季雨水少雾大，空气湿度相对较大本课题研究的目的是探讨大直径现浇管桩（以下简称PCC桩）复合地 基技术在工程加固中的应用，将在广泛调研的基础上，结合北沿江高速公 路马鞍山至巢湖段路基工程施工，开展 PCC管桩复合地基加固处理软土路基（包括一般路堤段、桥坡段及管涵基础段路基）加固理论、设计方法、 施工工艺和工程应用等方面的研究二、国内外研究概况及可行性分析振动沉模薄壁管桩技术是由河海大学提出的新技术 （简称PCC桩），其 成桩工艺采用振动沉腔灌注法该方法依靠沉腔上部锤头的振动力将内外 双层套管所形成的环形腔体沉入预定的设计深度，在腔体内灌注混凝土， 之后振动拔管。
环形域中土体与外部的土体之间便形成了混凝土管桩与 传统的实心桩相比，具有以下优点：桩表面积大，单桩混凝土承载力高， 可大量节省混凝土，从而降低造价；由于采用振动沉腔工艺、设备本身的 优点及灌注混凝土方量的相应减少，施工速度较静压桩和钻孔灌注桩及一 般的沉管灌注桩要快，成桩质量稳定；由于桩身表面积大，单桩承载力高， 单桩影响面积大，加固范围大；该桩型成桩质量稳定，可沉桩较深，桩体 与桩周土形成刚性复合地基，承载力提高幅度大，可调性强，可有效减少 沉降，地基稳定性得到提高目前，类似于PCC桩的刚性桩复合地基的研究已有较多的成果，但 主要都是刚性基础（如筏板基础）下的复合地基的研究而对路堤、桥坡段 及涵洞这样的柔性基础下的刚性桩复合地基还缺乏广泛深入的研究本项目是将PCC桩复合地基技术应用在北沿江高速公路马鞍山至巢 湖段路基工程中的探索研究此项目的地质条件有其独特性，软土层厚， 流变特性明显因此，本项目将通过对公路路堤荷载作用下桩、土受力特 性的研究，对公路路堤欠载作用下软土地基的沉降变形特性的研究，对公 路路堤PCC桩复合地基工程特性的研究，提出PCC桩加固软土路堤、桥 坡段及涵洞基础的设计计算及沉降计算方法，以及 PCC桩复合地基处理软土地基施工工艺，将为 PCC桩在北沿江高速公路软土路堤处理上的应 用提供必要的技术支持。
三、项目研发的主要内容及技术经济指标一、 研究内容1、 沉桩挤土效应现场试验研究2、 公路路堤PCC桩复合地基工程特性的研究3、 PCC桩复合地基处理软土地基设备选型、施工工艺研究二、 技术经济指标1、 获取填方路基在欠载预压期内的路基沉降直至稳定的过程数据；2、 获取PCC管桩处理软基的工后沉降观测数据并汇总出相关指标；3、 整理出复合地基承载力与单桩承载力的关系曲线，为试验检测提 供优化数据；4、 优化现有的施工工艺，为以后的施工提供指导依据；5、 通过与其他软基处理方式经济成本测算，计算 PCC管桩处理软 土地基的经济数据并进行优化，整理出经济效益指标工后沉降控制指标如下: ■ - -工程位置 '容许工后沉降\ 道路等级桥台与路堤相邻处涵洞或箱型通道处高速公路、一级公路切.10m切.20m四、项目研发的技术路线PCC桩处理软基的设计、施工有很多技术难题，本课题将依托北沿 江高速公路马鞍山至巢湖段路基工程 01标工程，按照以下思路开展研究：1、 充分调研国内外PCC桩的研究、应用情况，重点是成桩工艺、成 桩质量检测、桩基承载力情况、工后沉降等2、 沉桩挤土效应现场试验研究，验证所设计的桩间距是否合理。
3、 载荷试验研究，包括单桩承载力，单桩复合地基承载力，进而确 定复合地基承载力4、 沉降长期观测，对公路路堤荷载作用下桩、土受力特性进行研究， 对公路路堤荷载作用下软土路基的沉降变形特性进行研究5、 通过对公路路堤PCC桩复合地基工程特性的研究，提出 PCC桩 加固软土路基的设计计算及沉降计算方法6、 与CFG桩、粉（浆）喷桩等复合地基方案进行技术和经济比较研究为保证本项目的顺利开展，确保科研取得圆满成功，拟对 PCC桩按下面的技术路线进行研究：调查收集有关资料、调研已有研究成果，已有 工程及机械设备情况一分析有关资料，选择适宜试验路段一地基钻孔及土 工试验，地基处理设计（桩长、桩距、壁厚、桩头处理、褥垫层厚度等 ）一 —成桩（包括成桩工艺试验、桩长与机械动力关系等）——成桩质量检测（桩 体本身，载荷试验）――填筑路堤表面沉降等长期观测研究一一总结研究成 果五、推广应用前景及经济效益预测PCC桩与搅拌桩软基加固两种处理方法在造价方面相差不大，但 PCC桩具有施工质量易控制，承载力高、总沉降量小，桥头跳车改善程 度好等搅拌桩无法比拟的优点，因此选 PCC桩加固软基更经济更合理 高压旋喷桩与PCC桩相比，加固效果相差不大，但造价明显偏高。
对三种不同处理方法效果从经济性、安全性、效果性进行对比来看， PCC桩技术具有刚性桩的加固效果，柔性桩的加固费用，可产生较好的 经济效益，具有广阔的推广应用前景六、申报单位和协作单位及分工申报单位：中交第四公路工程局有限公司协作单位：安徽省交通规划设计研究院安徽省交通规划设计研究院测试中心分工：申报单位负责收集国内外相关研究成果资料，在此基础上结合 北沿江高速公路马鞍山至巢湖段路基工程 01标工程特性，确定PCC桩在 地基处理中的应用方案及工艺，并负责实施协作单位依托工程进行相关试验检测，为施工实践提供技术参数七、项目进度计划北沿高速公路马鞍山至巢湖段路基工程 01标科研计划选择适宜试验 路段T地基钻孔及土工试验，地基处理设计（桩长、桩距、壁厚、桩头处理、 褥垫层厚度等）2011年1月15日-2011年1月24日，完成成桩（包括成桩工艺试验、桩长与机械动力关系等 ） ；2011 年 1 月 25 日-2011 年 1 月 25 日，完成成桩质量检测 （桩体本身， 载荷试验 ）2011 年 3 月 1 日-2011 年 12 月 6 日，填筑路堤表面沉降等长期观测 研究2011 年 12 月 7 日-2011 年 12 月 31 日，总结研究成果， 采集数据的 同时进行成果分析总结直至观测结果稳定。
八、项目经费（）项目总经费20万项 目总经费（万 元）20万元其 中自筹承担单位拨款协作单位拨款股份公司拨款家款 国拨其它1010（二）经费支出明细表（支出科目不正确，比如材料费、人工费、 试验检测费、咨询费、成果评审费等等 ）序号支出科目年度金额（万元）1材料费201182人工费201123试验检测费201154咨询费201125成果评审费20113九、项目负责人及主要研究人员序号姓名年龄单位技术职务项目职务项目分工1王安37中交四公局高级工程师组长技术指导2刘建国36中交四公局工程师副组长技术指导3刘辉32中交四公局工程师副组长技术指导4杨志兵35安阳市恒达公路发展有限责任公司工程师副组长技术指导5李艳勇29中交四公局助理工程师组员资料采集6汪建伟26中交四公局助理工程师组员数据采集7陆田青29中交四公局助理工程师组员技术支持8申云飞28中交四公局助理工程师组员技术支持十、申报单位和主管单位审核意见申报单位意见：法人代表：申报单位（盖章）：年 月 日审核意见:主管领导：主管单位（盖章） ：年月日。