循环荷载下软土中轮胎碎屑-骨料组合桩的优化配比实验研究及其工程应用价值

针对软土地基在循环荷载下的工程难题，印度研究人员创新性地将废旧轮胎碎屑(TC)替代传统骨料(AG)用于组合桩(OGP)加固，通过85 kPa/1 Hz的循环荷载试验，发现25% TC+75% AG配比在沉降控制(Sc/Dp降低86.7%)与应力传递效率(n值)间取得最佳平衡，结合组合网格(combi-grid)包裹技术，为废旧轮胎资源化利用和软基处理提供了可持续解决方案。

　　

随着印度"国家公路发展计划(NHDP)"和"总理乡村道路计划(PMGSY)"等大型基建项目的推进，软土地基处理成为制约工程进度的关键难题。传统方法如化学稳定化存在环境污染风险，而普通碎石桩(OGP)在极软土(S_u=5-15 kPa)中又因侧向约束不足易发生鼓胀破坏。与此同时，印度每日产生27.5万条废旧轮胎，不当处置引发的火灾和化学污染问题日益严峻。如何将这两大挑战转化为机遇，成为印度理工学院研究人员的重要课题。

研究团队在《Soil Dynamics and Earthquake Engineering》发表论文，首次系统评估了轮胎碎屑(TC)替代骨料(AG)对组合桩循环性能的影响。通过实验室模型试验，构建了5种TC:AG体积配比(0:100至100:0)的桩体，采用85 kPa/1 Hz正弦波模拟交通荷载，结合组合网格全包裹技术，监测了归一化沉降(S_c/D_p)、超孔隙水压(P_exc/S_u)和应力集中比(n)等指标。关键技术包括：1) 采用USCS分类为ML的粉质土制备软土模型床；2) 设计直径60mm、长径比5的微型桩体；3) 使用组合网格(聚酯纤维+土工格栅)进行竖向包裹；4) 通过动态孔隙水压力传感器和应力计实时监测桩-土相互作用。

材料特性分析
粉质土液限34%、塑限22%，TC与AG的粒径分别控制在10mm立方体和10-12.5mm范围。对比试验显示纯TC桩的摩擦角(φ=25°)显著低于纯AG桩(φ=45°)，但25%TC混合料的φ值仍达38°，满足工程需求。

循环荷载响应
纯AG桩(0%TC)在100次循环后S_c/D_p达9.8%，而25%TC桩仅1.3%。组合网格包裹使各配比桩的n值提升47-63%，其中25%TC桩的应力传递效率仅比纯AG桩低2.8%，却减少86.7%沉降。

孔隙水压演化
75%TC桩的P_exc/S_u峰值较纯AG桩降低52%，表明TC的弹性变形能有效消散动荷载能量，组合网格进一步抑制了孔隙水压累积。

最优配比验证
25%TC+75%AG配比展现出最佳综合性能：与纯AG桩相比，仅增加12.3%沉降却节省75%骨料用量，且组合网格包裹使其长期循环稳定性提升3倍以上。

这项研究开创性地建立了轮胎碎屑在软基处理中的工程应用范式：25%替代率既可消化大量废旧轮胎(印度年处理潜力达1亿条)，又能保持92%以上的传统桩体性能。组合网格包裹技术突破极软土中桩体约束不足的瓶颈，为"海绵城市"理念下的可持续地基处理提供了新思路。研究团队特别指出，未来需重点考察TC老化效应和不同粒径配比的影响，这些发现已被纳入印度铁路升级项目的技术储备方案。