高速公路軟弱地基沉降觀測與分析

占治軍， 褚 為， 劉錦洲

1 中機三勘巖土工程有限公司（430030） 2 中國地質大學（武漢）工程學院（430074）

0 前言

在道路工程中,路面的沉降變形問題始終是一個不可忽視的問題。特別是在軟土地區，沉降變形不均勻或沉降量過大，都會直接影響高速公路的正常使用，甚至誘發交通事故的發生。及時掌握道路的沉降變化情況，分析探討其沉降變形特點和發展規律是很有必要的。一方面,通過地基的變形，沉降和穩定性觀測資料的分析,可以評價各種處治方法對液化地基的加固效果；另一方面，通過觀測結果對勘測階段提出的技術參數進行調查、修正，優化設計方案，完善設計計算方法。因此,沉降觀測是確保道路工程質量的重要環節[1][2]。

1 工程概述

北京至珠海國道主干線新鄉至鄭州段高速公路全長約81.7公里，沿線分布著廣泛的稻田區、藕池、魚塘，地下水位深度約0.6m～4.0m，在黃河大堤附近水位為1.0m左右。該區地震烈度為Ⅶ～Ⅷ度。根據地質勘察成果，上部土層以低液限粉土和低液限粘土為主，下部為粉細砂至中砂，存在大量的可液化土及軟弱土，為了技術先進、經濟合理、確保質量和工期，決定在No.9合同段做兩個觀測斷面進行地基科研試驗，以優化設計、施工參數，提供合理的抗液化及減小地基沉降的處理措施。

1.1 觀測斷面參數

1.1.1 觀測斷面幾何參數

表1 觀測斷面幾何參數一覽表

1.1.2 觀測斷面埋設儀標及部分地基處理參數

表2 觀測斷面埋設儀標及部分地基處理一覽表

1.2 地基處理參數

觀測斷面處地基處理參數如下表:

表3 觀測斷面處地基處理參數一覽表

1.3 觀測斷面處地質條件

根據勘察資料,觀測斷面附近軟弱地層在處理之前的物理力學性質為:以粉質粘土、粉土為主夾薄層粉、細砂，呈軟塑至流塑狀，振動易液化，標貫擊數在3～6擊，靜力觸探錐尖阻力qc=1.3～1.6MPa，下部為粉細砂層，呈中密至稍密狀。

2 各觀測斷面主要觀測成果分析

2.1 路基橫斷面設計及測試組件布置方案

考慮到篇幅問題，在此本論文以K60+730斷面為例。路基橫端面中心設計填土高度6.8m，路面寬度42.5m(左右兩邊為匝道)，邊坡1:1.5。測試組件包括，孔隙水壓力計10只，土壓力計2只（分別位于碎石樁和樁間土上），布于路中線的分層沉降管1根（24個磁環，其中填土內部6個），橫剖管1根，坡腳測斜管2根。

2.2 應力測試分析

如圖1和圖2所示，當填土高度增加時，樁和土的應力分配依據其剛度不同而各異,總體趨勢為碎石樁的樁土應力比在1.02～1.20之間變化，變化幅度較小。

圖1 K60+730斷面應力時程曲線

2.3 橫剖沉降

如圖3所示，路中心沉降量最大，填土高度為6.8m時路線中心處沉降量為-178mm。橫剖平均沉降量為-148.8 mm。

圖2 K60+730斷面橫剖沉降曲線

3 結論

1）由實驗數據和相應測試曲線圖可得，當填土高度增加時，樁和土的應力分配依據其剛度不同而各異，總體趨勢為，碎石樁的樁土應力比在1.02～1.20之間變化，變化幅度較小。

2）分層沉降測試表明,變形主要發生在地表以下15.0m內的地層，其變形量占總變形量的78%～89%。

3）加固后的地基橫剖面呈波動狀，碎石樁處理后地基橫剖變形較均勻。

[1]王春明.多層磚混住宅水泥攪拌樁復合地基沉降觀測與分析[M].天津:河北工業大學土木工程學院.

[2]黃生根,吳鵬,戴國亮.基礎工程原理與方法[M].武漢:中國地質大學出版社,2009,37.