監測對袋裝砂井處理軟土路基效果的應用分析

田川江，高 元

（中交一公局廈門工程有限公司，福建 廈門 361021）

監測對袋裝砂井處理軟土路基效果的應用分析

田川江，高 元

（中交一公局廈門工程有限公司，福建 廈門 361021）

地基處理質量的好壞對路基的工后沉降、道路質量和行車安全有著重要的作用，為確保道路質量需要對軟土地基施工進行全過程監測。通過對工程實例中拓寬部分路基的軟基處理進行全過程監測，收集和分析詳實的數據，希望能為日后的舊路改造工程的施工和設計，針對袋裝砂井處理軟基工程的薄弱環節提出可靠的處理方法和設計思路。

監測；軟基處理；工后沉降；固結度

1 工程概述

國道324角美段道路改造工程作為貫穿角美臺商投資區東西向的重要主干道，屬二級公路兼城市主干路，設計道路紅線寬50 m（原道路寬度23 m拓寬至50 m），路面設計高程為4.50～5.45 m。場地原始地貌為海灣灘涂，現陸地地貌地面高程為2.38～4.97 m，擴建道路沿線水系較為發達，場區分布著物理力學性能較差的淤泥，淤泥層厚3.50～14.90 m，為Ⅱ類建設場地。

根據計算淤泥厚度大于3.0 m時工后沉降不滿足規范要求，因此必須進行地基處理，由于淤泥層含水量高、承載力低、埋深淺，若淤泥層挖除造成工程量巨大，采用水泥攪拌樁等處理方式除造價高外，現場施工條件也無法滿足要求，因此路基工程處理采用袋裝砂井+堆載預壓+臨時路面的軟基處理方式，待路基沉降達到設計及規范要求后再實施市政管道及路面施工[1]。

2 袋裝砂井軟基處理施工控制標準

2.1 填土期控制標準

填土期控制標準主要包括：地面沉降速率不大于1.0 cm/d；道路坡腳水平位移速率不大于0.5 cm/d；初始值的累計孔壓增量（ΣΔu）與累計荷載增量（ΣΔp）之比不大于0.6；預壓部分應滿足路基的設計壓實度，超載預壓部分壓實度不小于96%。

2.2 卸載標準

卸載標準包括：路面修筑前地基處理后的軟基固結度不小于90%；累計月沉降量不大于0.8 cm/d。

3 監測儀器的布設與安裝

觀測斷面按80～180 m間距布設，斷面上布設沉降板3塊、深層分層沉降儀1處（每處磁環2～7個）、孔隙水壓力計1處（每處傳感器2～7個）、測斜儀1處（路基左側或右側）等。

沉降板分別布置在左右路肩及路中，沿大里程方向自左向右標稱為P1、P2、P3；深層分層沉降儀布置在路幅中部，孔深貫穿淤泥及淤泥質土層，磁環間距視孔深而定，每處2～7個不等，自下而上標稱為M1、M2、M3等依次類推；孔隙水壓力計布置在路幅中部，采用每孔一個探頭的方式埋設，每處2～7個不等，自下而上標稱為U1、U2、U3等依次類推；測斜儀布置在斷面左或右側路趾部，加固區外側，孔深應進入下伏的持力層內1.0 m左右。

自砂墊層施工開始，2015年1月1日進駐現場開始監測工作，至2016年12月31日結束現場監測工作，路面施工于2015年11月完成。自排水板施工完成至第一層填土期間，每周觀測2次；至管溝開挖前每周觀測一次；開挖管溝至路槽施工期間每2周觀測一次；以后每月觀測一次。為了配合現場施工，觀測頻率也進行了適當的調整[2]。

4 分層沉降觀測結果

斷面加載歷時465～591 d，其中填土期為41～55 d，平均填土速率為8.12 cm/d，恒載期（填土至設計標高）為424 d。

斷面總沉降量為34.67～51.49 cm，最大沉降量發生在右側路肩部位，橫向差異沉降量為16.82 cm；填土期間的沉降量為11.09～23.33 cm，沉降速率最大值為1.31 cm/d，平均值為0.27～0.57 cm/d。

分層沉降結果顯示，由上而下的單位壓縮量為3.52～2.36 cm/m，壓縮主要發生在填土期，發生部位為地基中上部軟弱層；由孔隙水壓力監測資料可知，探頭對荷載的響應良好；最大累計超孔壓值26.72 kPa，每層填土的∑△u∕∑△p＜0.6的設計值；填土期間，路基自始至終處于穩定狀態。

為了對本路段加固效果進行評價，在路基加固前后進行了靜力觸探試驗，在加固后進行了鉆探取土工作，同時又對土樣進行了室內土工試驗工作。

現場鉆孔取土、靜力觸探試驗測試點布置在每個觀測斷面的路中部分，在實施試驗時孔深基本貫穿下部淤泥質粘土層，靜力觸探試驗個別孔位以人力無法繼續貫入時終孔。本次現場共取原狀土樣80筒（采用薄壁取土器取樣）。根據軟弱土層加固前后比貫入阻力（ps）特征曲線和室內土工試驗的數據對加固效果進行評價，現對測試成果綜合分析如下：

4.1 加固后土的基本物理、力學性質指標

表1為加固后軟基土層的室內土工試驗的各項物理力學指標。經過對試驗數據進行整理分析，相關數據匯總見表1。

表1 各斷面軟基加固后土工試驗部分物理力學性質匯總表

根據加固前勘察資料設計參數可知：加固前，有機質高液限粘性土的含水量平均值為72.1%；孔隙比平均值為1.95；密度平均值為1.6g/cm3；粘聚力平均值為9.0kPa；內摩擦角平均值為1.0°。與表1對比可知：加固后含水量降低了22%；孔隙比降低了21%；密度提高了4%；粘聚力提高了30%；內摩擦角提高了27%。由此可見，經過軟基處理加固后，地基軟弱土層物理指標得到改變，力學性質得到提高。

4.2 加固前后軟弱土層的平均比貫入阻力（ps）比較

根據加固前后靜力觸探試驗數據可知：有機質高液限粘性土加固后的ps是加固前的1.16～1.75倍。由此可見，就國道324角美段經袋裝砂井+堆載+臨時路面方式進行軟基處理后，地基中軟弱層的力學性質有了一定的改善，地基的承載能力有了一定的提高。

4.3 地基平均壓縮度

根據現場實測的沉降～時程曲線，采用三點法、雙曲線法及Asaoka法分別對地基的最終沉降量作出預測，根據預測結果可知，預估的工后沉降量為0.96～14.64 cm，均小于30 cm，且最大縱向差異沉降率為7.1‰。

由式（1）可以得出：大多觀測斷面處地基的平均壓縮度為84.3%～97.4%，可見地基取得了良好的加固效果。在整幅路段中由于K1+180～K1+500區段軟弱土層較厚，再加上該區段為跨越河流段，部分區域采用拋石擠淤方式處理，故該區段的地基加固效果較其他區段稍差，三種算法下的固結度在84.3%～88.8%左右，因此在運營過程中應加強道路維護工作。

4.4 孔壓固結度

根據各個監測斷面的孔壓觀測數據，對各個斷面的固結度進行了計算（部分斷面由于監測儀標在施工中過早地遭到破壞，致使固結度計算無法進行），根據計算結果可知：國道324角美段路基軟弱土層（有機質高液限粘性土）經過袋裝砂井+堆載+臨時路面處理后，除K0+740、K0+980和K1+600斷面因測點被過早破壞無法進行計算外，K0+480～K1+100及K1+760～K2+200兩個區段各測點孔壓固結度值均在83.9%以上，平均固結度不小于90%，滿足設計要求[3]。

K1+180～K1+500區段各測點的固結度介于72.9%～96.0%，平均固結度略小于或等于90%，尚不滿足路面施工的設計要求，其主要原因如下：

（1）由于該區域跨越小河，表層有浮淤，軟弱土層力學性質相對更差，且軟層埋深大，層厚大。

（2）該區域采用了兩種軟基處理方式：袋裝砂井+堆載和拋石擠淤，這兩種工法的作用機理不同，因此該區段應加強道路運營期的維護與管理。

通過全過程監測情況為下一步管線及路面施工提供詳實依據，據此對K1+180～K1+500段進行二次加載，加載厚1 m，歷時四個月滿足固結度不小于90%，其余路段進行后續施工。

5 結語

綜上所述，國道324角美段道路改造工程已實現通車，整體表現較好，由此可以看出袋裝砂井處理軟土路基的效果是肯定的，通過對軟基處理過程中進行全監測也是設計理論和實際施工相互印證的重要手段，同時指導了現場施工，為設計提供了數據依據。

[1]鐘添明.袋裝砂井處理軟土路基沉降與穩定分析[D].廣東廣州:廣東工業大學,2006.

[2]胡加林.袋裝砂井處理軟粘土路堤地基沉降與穩定性研究[D].浙江杭州:浙江大學,2004.

[3]蔡振山.公路拓寬工程軟基處理差異沉降和可靠度研究[D].福建泉州:華僑大學,2012.

U416.1

B

1009-7716（2017）03-0052-02

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2017.03.015

2016-12-13

田川江（1983-），男，四川渠縣人，工程師，從事土木工程管理工作。