摘要：文章結(jié)合工程實際，對漳詔高速公路沿線不同地基處理方法進行了分析和總結(jié)，提出軟土地基不同處理方法的適用范圍，對類似公路工程提供參考。
　　關(guān)鍵詞：高速公路軟土地基，沉降量，固結(jié)度
　　近十幾年來,高速公路在我國得到長足發(fā)展，公路里程總量已位居世界首位。而已建的和在建的高速公路有相當一部分是建在軟土地基上,尤其東南部沿海一帶大部分是建立在軟弱地基上。通常，高速公路軟土地基的處理方法主要有強夯法、換土墊層法、排水固結(jié)法、復(fù)合地基法和加筋及超輕質(zhì)材料法等。不同方法的采用須根據(jù)工程實際及地質(zhì)條件。本文主要介紹強夯法、砂墊預(yù)壓和粉噴樁在軟基處理工程中實際應(yīng)用，以供同行參考。
　　1工程概況
　　漳詔高速公路位于福建省南部沿海地區(qū),設(shè)計車速120km/h,雙向六車道高速公路標準,路基寬度34m。沿線地質(zhì)情況大致有三種類型:中等偏高～高壓縮性軟弱土,弱～中等膨脹性膨脹土以及輕微～中等液化土。其中軟弱土廣泛分布,厚度變化較大,尤其是2層軟土,近地表地層土質(zhì)結(jié)構(gòu)一般較疏松,為主要的不良地質(zhì)條件,其軟弱土處理效果直接影響到全線高速公路的建設(shè)質(zhì)量。依據(jù)高速公路施工設(shè)計方案,對軟土地區(qū),采用了高能級強夯法、碎石墊層加預(yù)壓、粉噴樁等幾種處理方案。
　　2軟土地基處理方法分析
　　高能級強夯一般是指單擊夯擊能大于6000kN•m的強夯。與常規(guī)強夯法相比,高能級強夯的有效加固深度可達10～30m,可加固處理大厚度非飽和土、大厚度濕陷性黃土、碎石、砂土、粘性土、吹填土等各類地基,可進一步提高地基土強度和均勻性,降低壓縮性,消除濕陷性,改善其抵抗振(震)動液化的能力等。
　　碎石墊層加預(yù)壓方案本身不能減小總沉降量,主要是加快土體固結(jié)速度,但工期較長；
　　粉噴樁是通過一定工藝使固化劑和原位軟土地基混合在一起形成復(fù)合地基的一種深層處理方法,由于它有效地吸收土中水分,提高承載力顯著、施工簡便等。砂或碎石墊層設(shè)置在預(yù)壓處理段的路基基底,厚度30cm；當軟土層較厚(>3m),路堤高度較高(>3.5m)時,考慮粉噴樁處理,構(gòu)造物段的路基也大多采用粉噴樁處理。粉噴樁的樁徑為50cm,設(shè)計的樁長均穿透軟土層并深入持力層50cm,樁位在平面圖上呈正三角形(梅花形)布置,樁間距為1.0m～1.8m。針對不同的地質(zhì)條件和設(shè)計條件,采用不同的地基處理方法,據(jù)統(tǒng)計不處理的剖面占了近一半(47.1%),主要集中在O標(占總數(shù)的84.8%)；粉噴樁處理的剖面有四分之一(26.2%),主要集中在06標和P標段、Q標段(占總數(shù)的87.9%)；砂墊預(yù)壓處理的剖面占總數(shù)的14.8%,加上碎石墊層和其他處理方法,合起來預(yù)壓處理的剖面也近四分之一。
　　3實測沉降量評價處理效果
　　在軟土地基處理方法的選擇上,需考慮多種因素的影響。如:填土高度、軟土厚度及埋深、填土速率等諸多方面。考慮到沿線碎石墊層處理方法觀測剖面較少,主要采用了粉噴樁和預(yù)壓法,軟土較薄區(qū)域則不處理。因此,對這幾種處理方法的處理效果進行比較如下表：
　　          
　　                             表1不同處理方法實測沉降量統(tǒng)計(平均值)
　　3、影響沉降量的因素分析
　　3．1填土高度的影響
　　一般來說,荷載越大,即填土高度越高,附加應(yīng)力就越大,引起的變形顯然就越大。同時,隨著填土高度的增加,其附加應(yīng)力影響的深度越大,計算得到的沉降量越變大。實際觀測到的沉降數(shù)據(jù)也表現(xiàn)出這種規(guī)律,在此對沿線實測沉降量隨填土高度的變化情況根據(jù)軟土層厚度的不同進行了比較,如圖1、圖2所示。
　　            
　　　　                      圖2填土高度對沉降量的影響示意圖(3m～9m軟土)
　　從圖1、圖2中可以看出:
　　(1)當軟土厚度較小時。實測沉降量表現(xiàn)出:不處理>砂墊預(yù)壓>粉噴樁處理;當軟土厚度較大時,由于不處理方法的不適用,實測數(shù)據(jù)較少,實測沉降量仍表現(xiàn)出:砂墊預(yù)壓>粉噴樁處理。
　　(2)不處理時。在軟土厚度<3m的情況下,沉降量隨填土高度的增加而增加,這個規(guī)律比較明顯,而當軟土厚度較大(39m)時,沉降量隨填土高度的增加而增大的規(guī)律不明顯,這一方面是由于沉降量受多種因素的影響,除填土高度和軟土厚度外,還有軟土的性質(zhì)、軟土層的埋深、加荷速度等因素;另一方面,考慮到工期的影響,沉降變形限制了不處理方法的適用性,填土高度往往都不高(主要集中在2m～4m),所以實際工程中缺少這方面的觀測數(shù)據(jù),其與填土高度的規(guī)律也就表現(xiàn)得不那么明顯。
　　(3)砂墊預(yù)壓處理時。軟土層厚度<3m和3m～9m兩種情況下,沉降量隨填土高度的增加而增大這個規(guī)律都比較明顯,同時,軟土層厚度越大,其沉降量也越加。這一現(xiàn)象充分反映出天然地基時,填土高度越高,軟土層厚度越大,其所占的沉降變形比例也越大。而砂墊預(yù)壓這一處理方法只是將這一過程的沉降變形提前表現(xiàn)出來。
　　(4)粉噴樁處理時。在上述兩種情況下其沉降量與填土高度的關(guān)系都不是很明顯,因為它構(gòu)成的是復(fù)合地基,改善了軟土層性質(zhì),提高了土層承載力,從而有效控制了土層變形。
　　(5)實測沉降量比較。砂墊預(yù)壓與粉噴樁的處理效果可以明顯看出,砂墊預(yù)壓的沉降量要比粉噴樁大,粉噴樁處理效果優(yōu)于砂墊預(yù)壓。并且可以知道兩者適用的填土高度范圍粉噴樁為3m～7m,砂墊預(yù)壓為2.5m～5.5m。
　　3、2軟土層厚度的影響
　　對于軟土地區(qū)來說,軟土層作為主要的壓縮層,軟土層厚度對沉降量的大小有較大影響。一般來說,軟土層越厚,沉降量越大。沿線軟土層厚度平均在2m～4m,其中一段軟土層更厚達6m～8m,為沿線軟土帶狀分布厚度最高地區(qū)。具體軟土層厚對沉降影響的分析見圖3和圖4。
　　            
　　　                　圖4軟土層厚度對沉降量的影響示意圖(填高4m～6.7m)
　　圖3和圖4顯示,對于不同的處理方法,沉降量都隨軟土層厚度的增加而增加。比較斜率,可看出:砂墊預(yù)壓>不處理>粉噴樁,即砂墊層受軟土層厚度的影響最為明顯,不處理情況多在軟土層較薄且填土高度較低時采用,故規(guī)律相對不明顯,而粉噴樁處理時,填高為1.7m～4m時,軟土厚度對沉降量影響不大,當填高達4m～6.7m,軟土層厚度對沉降量的影響加大。說明以控制沉降變形為目的,砂墊預(yù)壓處理方法適用于填土高度較小(一般在4m以下),軟土厚度較薄(一般在4m以下)的前提條件。
　　3、3軟土埋深的影響
　　軟土的埋深對沉降量也有影響。通常軟土埋藏越深,即硬殼層越厚,沉降量越小。這是因為硬殼層與下臥的軟土共同分擔上部的填土荷載,形成一定的板體效應(yīng)，沿線硬殼層厚度較薄,多分布在0～3m,絕大部分在2m左右,局部地區(qū)有軟土直接裸露地表,而相對來說,軟土層厚度的變化范圍更大(0～9m)。為了更好的說明硬殼層對下臥軟土的應(yīng)力分擔作用,在這里通過硬殼層厚度與軟土層厚度的比值來考慮軟土埋深對沉降量的影響。不同填土高度下,硬殼層厚度與軟土層厚度的比值對實測沉降量的影響可參見圖5和圖6。
　　
　　　　
　　                    圖6軟土層厚度對沉降量影響示意圖(填高4m～6.7m)
　　圖5和圖6顯示,總體上,不論填土高度的大小,硬殼層厚度與軟土層厚度的比值越大,沉降量越小。說明沉降量隨硬殼層厚度的增加而減小,隨軟土層的厚度增加而增大;而且這一現(xiàn)象在粉噴樁及不處理情況下的規(guī)律沒有砂墊預(yù)壓明顯。說明砂墊預(yù)壓處理時,硬殼層與軟土層共同承擔上部荷載的現(xiàn)象表現(xiàn)得尤其顯著,也即天然地基上采用砂墊預(yù)壓處理時,要注重對軟土層上部硬殼層天然結(jié)構(gòu)的保護,以便更好地發(fā)揮硬殼層的板體作用,減小沉降變形的發(fā)生。
　　4工后沉降和固結(jié)度評價
　　眾所周知,地基處理效果如何可從路堤施工過程中實測的沉降量直接反映出來。然而,實測沉降量受多種因素的影響,而且地基處理效果的評價因子也不是唯一的,對工程質(zhì)量的控制更著眼于其交付使用后的情況。而在實際工程上引入了固結(jié)度和工后沉降兩個概念。
　　該高速公路沿線共有不處理、砂墊預(yù)壓、碎石墊層和粉噴樁處理等幾種不同的處理軟基的方法,其各標段的處理效果可從實測沉降量上有所反映,同時,進行了大量的最終沉降量推求和施工期末固結(jié)度的計算,考慮到軟土的厚度以及埋深的影響,在此用硬殼層厚度與軟土層厚度的比值來作為分析因素,得到軟土地區(qū)的固結(jié)度分布規(guī)律,見圖7.
　　                   
　　                                        圖7軟土層埋深與固結(jié)度關(guān)系示意圖
　　可以看到施工末期固結(jié)情況良好,固結(jié)度變化范圍在0.5～1,其中大部分點集中在0.7～1范圍內(nèi)。三種不同處理方法的固結(jié)度關(guān)系總體為粉噴樁>砂墊預(yù)壓>不處理,其中平均固結(jié)度粉噴樁0.83,砂墊預(yù)壓0.79,不處理0.74。故由固結(jié)度來分析,得出的結(jié)論是粉噴樁處理效果良好,砂墊預(yù)壓其次。
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