軟土地基高填方路基沉降研究

肖 源，鄭宏博，張 波

（中建一局集團(tuán)第二建筑有限公司，北京 102600）

0 引言

隨著交通運(yùn)輸事業(yè)的蓬勃發(fā)展，我國道路工程建設(shè)取得長(zhǎng)足發(fā)展，但由于我國地域面積遼闊，在道路工程建設(shè)中所遇到的問題也有很大差異。而高填方路基的沉降變形是路基工程中常見的通病之一，其原因不僅與路基的壓實(shí)度和原有路基坡度有關(guān)，而且與地質(zhì)條件、填料性質(zhì)、施工技術(shù)等因素有關(guān)。

本文以漳州市南江濱路為研究對(duì)象，在高填方路基中布置沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)，即分別在路肩位置設(shè)置路肩沉降樁，在路基中線位置埋設(shè)沉降盤和分層沉降標(biāo)，采用單點(diǎn)沉降計(jì)對(duì)填方路基各個(gè)測(cè)點(diǎn)的工后沉降進(jìn)行歷時(shí)1年的沉降監(jiān)測(cè)，以現(xiàn)場(chǎng)沉降實(shí)測(cè)資料為研究基礎(chǔ)，分析探討在相同填筑高度、坡度及填料條件下，不同地基處理方法對(duì)高填方路基沉降的影響，進(jìn)而分析其沉降變形規(guī)律。

1 項(xiàng)目背景及要求

漳州市南江濱路工程項(xiàng)目沿線地質(zhì)情況、地貌條件相對(duì)復(fù)雜，地質(zhì)勘察發(fā)現(xiàn)部分路基基底存在淤泥質(zhì)軟弱地層，填方路段需兼顧防護(hù)防汛功能，對(duì)路基工后沉降要求高。為解決軟土地基高填方路基沉降問題，確保項(xiàng)目順利實(shí)施，對(duì)高填方路基施工區(qū)段進(jìn)行了地質(zhì)補(bǔ)充勘察和地基處理試驗(yàn)，并通過大量的沉降監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析，提出合理的軟土地基處理方法以控制路基沉降。

2 軟土地基的處理方法

2.1 清表+擠密砂樁+墊層+加筋+等載預(yù)壓的軟土地基處理技術(shù)

首先清除原地面上的腐殖土、雜填土、建筑垃圾等，清表厚度為30cm。清表結(jié)束后，采用振動(dòng)沉樁機(jī)施工擠密砂樁，然后在砂樁樁頂設(shè)置80cm厚砂墊層并在砂墊層中鋪設(shè)1層土工格柵。之后安裝沉降監(jiān)測(cè)設(shè)備并開始填筑路基，路基填筑過程中需嚴(yán)格控制填土速度，并做好施工監(jiān)測(cè)。擠密砂樁處理路基段采用等載預(yù)壓方案，預(yù)壓施工高度=路床頂面設(shè)計(jì)標(biāo)高+路面材料與路基填料密度不同應(yīng)考慮的等效高度差+車輛荷載換算的土柱高。等載預(yù)壓采用一次性加載，即快速分層填筑至預(yù)壓施工高度，進(jìn)入等載預(yù)壓期。預(yù)壓期結(jié)束后，沉降穩(wěn)定后卸載土方。

2.2 清表+水泥攪拌樁+墊層+加筋+欠載預(yù)壓的軟土地基處理技術(shù)

首先清除原地面上的腐殖土、雜填土、建筑垃圾等，清表厚度為30cm。清表結(jié)束后，采用雙軸水泥攪拌樁機(jī)施工水泥攪拌樁，然后在水泥攪拌樁樁頂設(shè)置50cm厚碎石砂墊層并在碎石砂墊層中鋪設(shè)2層土工格柵，2層土工格柵層間距為30cm，其上下接縫應(yīng)交替錯(cuò)開，錯(cuò)開長(zhǎng)度為50cm。之后安裝沉降監(jiān)測(cè)設(shè)備并開始填筑路基，路基填筑過程中需嚴(yán)格控制填土速度，并做好施工監(jiān)測(cè)。擠密砂樁處理路基段采用欠載預(yù)壓方案，預(yù)壓施工高度=路床頂面設(shè)計(jì)標(biāo)高+路基預(yù)壓期沉降量。通過分層填土速度的控制，控制加載速度，以達(dá)到欠載預(yù)壓。堆載至指定預(yù)壓高度，欠載預(yù)壓結(jié)束。

3 軟土地基處理工后沉降效果對(duì)比

K7+400—K7+490段高填方路基采用清表+擠密砂樁+墊層+加筋+等載預(yù)壓的軟土地基處理技術(shù)；K8+500—K8＋680段高填方路基采用清表+水泥攪拌樁+墊層+加筋+欠載預(yù)壓的軟土地基處理技術(shù)。

為對(duì)比確定地基處理效果，在K7+440、K8+600觀測(cè)斷面分別對(duì)路基沉降、孔隙水壓力、土壓力等參數(shù)進(jìn)行歷時(shí)1年的沉降監(jiān)測(cè)。分別繪制K7+440、K8+600觀測(cè)斷面的沉降-時(shí)間關(guān)系曲線、孔隙水壓力-時(shí)間關(guān)系曲線、土壓力-時(shí)間關(guān)系曲線，如圖1～6所示。

圖1 K7+440段施工期沉降-時(shí)間關(guān)系曲線

圖2 K8+600段施工期沉降-時(shí)間關(guān)系曲線

圖3 K7+440段施工期孔隙水壓力-時(shí)間關(guān)系曲線

圖4 K8+600段施工期孔隙水壓力-時(shí)間關(guān)系曲線

圖5 K7+440段土壓力-時(shí)間關(guān)系曲線

圖6 K8+600段土壓力-時(shí)間關(guān)系曲線

將工況類似的2段施工段落關(guān)系曲線進(jìn)行對(duì)比分析，分析結(jié)果如下。

1）在高填方路基施工中，采用清表+擠密砂樁+墊層+加筋+等載預(yù)壓的軟土地基處理技術(shù)，路基沉降監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表明，路基分層填筑施工期（2018年5—7月），孔隙水壓力短時(shí)間趨于穩(wěn)定，土壓力亦趨于穩(wěn)定，路基沉降較小，沉降速度較慢。堆載預(yù)壓施工周期（2018年8月至2019年2月），隨著時(shí)間的增長(zhǎng)，孔隙水受上部堆載土荷載的影響，孔隙水快速滲漏，孔隙水壓力快速減小，土壓力快速增大，軟基固結(jié)程度快速增大，路基沉降大，沉降速度較快。堆載預(yù)壓期最后階段（2019年3—4月），孔隙水基本消散，孔隙水壓力趨于穩(wěn)定，土壓力趨于穩(wěn)定，軟基固結(jié)完成，路基沉降速度接近零，路基沉降穩(wěn)定，路床整修后可組織驗(yàn)收，進(jìn)行下一步路面施工。

2）在高填方路基施工中，采用清表+水泥攪拌樁+墊層+加筋+欠載預(yù)壓的軟土地基處理技術(shù)，在水泥攪拌樁處理后的地基承載力滿足設(shè)計(jì)要求的前提下，分層分班填筑路基相當(dāng)于欠載預(yù)壓。路基沉降監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表明，路基分層填筑施工初期（2018年5—7月），軟土地基受上覆填土荷載的影響，孔隙水逐漸滲漏，孔隙水壓力逐漸減小，土壓力逐漸增大，軟基固結(jié)程度逐漸增大，路基沉降較大，沉降速度較快。隨著工程進(jìn)度的推進(jìn)，路基填筑達(dá)到預(yù)壓高度施工期（2018年8—10月），孔隙水慢慢消散，孔隙水壓力趨于穩(wěn)定，土壓力趨于穩(wěn)定，軟基固結(jié)接近完成，路基沉降趨于穩(wěn)定，路基沒有大的沉降變形，可以保證路基的安全使用。路基填筑至預(yù)壓高度欠載預(yù)壓期（2018年11月至2019年4月），孔隙水基本消散，孔隙水壓力穩(wěn)定，土壓力穩(wěn)定，軟基固結(jié)完成，路基沉降速度為零，路基無沉降，路床整修后可組織驗(yàn)收，進(jìn)行下一步路面施工。

4 結(jié)語

漳州市南江濱路工程軟土地基采用擠密砂樁處理或水泥攪拌樁處理后，路基工后沉降量及沉降速率均可滿足規(guī)范要求，對(duì)于路基工后沉降控制效果顯著，取得了良好的工程應(yīng)用效果。實(shí)踐證明，高填方路段的軟土地基采用擠密砂樁處理或水泥攪拌樁處理，在施工期間可加快土體固結(jié)，填方路基經(jīng)預(yù)壓后沉降穩(wěn)定，可起到控制路基沉降、預(yù)防路基沉陷導(dǎo)致路面破壞的作用