淺析軟土地基的豎向位移

張標(biāo)昌

（江蘇海通建設(shè)工程有限公司，江蘇 連云港 222001）

在軟土地基上進(jìn)行施工建設(shè)、施工難度大、對施工工藝要求高、造價(jià)高，這就要求在工程的調(diào)研設(shè)計(jì)階段、監(jiān)理施工階段、工程驗(yàn)收階段等，都要嚴(yán)格把關(guān)，根據(jù)不同的地質(zhì)條件，采取不同的處理方法，確保軟土地基的沉降量在規(guī)范可控范圍內(nèi)，滿足工程質(zhì)量的需要。下面就如何減小軟土地基的沉降位移，談?wù)勛约旱目捶ā?/p>

1 軟土地基的特征和工程力學(xué)特征

連云港市地處魯南中南丘陵與淮北平原的結(jié)合部，北倚沂蒙山脈，東臨黃海，全市大部分面積為海積平原。

海積平原地形平坦，地形標(biāo)高在2.7～4.0米左右,屬第四紀(jì)后期。在緩流中沉積而成的軟粘性土，最深處厚達(dá)40米左右，海淤承載力為3.92～6.86Kg/cm2,地下水埋深在 0.8～1.0米左右，該土層呈流塑飽水狀，壓縮性高，抗剪強(qiáng)度低。內(nèi)聚力小于25Kpa，容許系載力小于100Kpa，在外荷載作用下產(chǎn)生觸變現(xiàn)象，遇地震時(shí)將會(huì)產(chǎn)生液化性塌陷。該地土層作為建設(shè)工程基礎(chǔ)持力層時(shí)，必須進(jìn)行特殊處理，否則會(huì)出現(xiàn)工程質(zhì)量方面的一些問題。

2 堅(jiān)向位移的成因及給行車帶來的危害

橋梁樁基橋臺(tái)的沉降量甚小，可軟土地基上的高路堤卻有較大的沉降量，這二者的沉降差在路橋結(jié)合部形成堅(jiān)向移位。連云港1987-1989年新建的新墟一級公路開發(fā)區(qū)大橋，因當(dāng)時(shí)沒有進(jìn)行軟基處理，致使橋頭年年下沉，年年修補(bǔ)，橋頭路基的下沉量達(dá)累加達(dá)有1米多，直接影響了道路的使用。

堅(jiān)向移位的發(fā)生對交通功能的影響主要有：

移位段路面縱坡陡，不得于行車；臺(tái)階對車輛振動(dòng)很大，劇烈顛簸，司乘人員甚感不適，同時(shí)車遇臺(tái)階，速度降低，增加油耗；由于臺(tái)階的影響使車輛產(chǎn)生跳躍，增加了車輛對橋梁產(chǎn)生的沖擊力。

作為樁基礎(chǔ)的橋臺(tái)，按規(guī)范要求，不包括施工中沉降在內(nèi)的墩臺(tái)工后總沉降值以不超過L（L 為相鄰墩臺(tái)間最小跨徑長度）為限，大量的工程實(shí)踐證明：墩臺(tái)工后沉降量，均未超過規(guī)范規(guī)定的極限值，因此橋臺(tái)沉降量很小。在實(shí)踐中，只要我們有選擇地采用了優(yōu)質(zhì)的路基填料，在施工中嚴(yán)格要求，對臺(tái)后路堤填料的壓縮沉降問題，是完全可以控制的。

3 減小豎向移位值的幾種方法

3.1 換土墊層法

將基底下一定深度范圍內(nèi)海淤泥層挖除，再換填分層夯實(shí)具有強(qiáng)度高、穩(wěn)定性好、壓縮性低的砂礫和山場碎石土等。這樣基礎(chǔ)底面以下的地基便由山場碎石土墊層及軟弱下臥層組成的復(fù)合地基，較大的附加應(yīng)力由墊層承受，而在軟弱下臥層頂面的附加應(yīng)力顯著減少，這就是換土墊層法能達(dá)到加固地基的基本原理。我們在目前施工的242 省道青口鹽場段XD-1 標(biāo)就是采取了清淤，拋石擠淤的換填方法，經(jīng)檢測受到了良好的效果。在墊層法的施工中，除應(yīng)嚴(yán)格控制墊層材料的顆粒成分外，保證墊層材料的密實(shí)度，也是非常關(guān)鍵的問題，否則達(dá)不到預(yù)期的效果。墊層材料要求分層壓實(shí)，壓實(shí)可采用碾壓法、水撼法等，在基坑挖好后，應(yīng)迅速鋪壓墊層材料，避免坑暴露過久，或被踐踏浸水，使土結(jié)構(gòu)遭到破壞，軟土層強(qiáng)度降低。

缺乏山場碎石土的地區(qū)必要時(shí)可考慮采用石灰土，加筋土等。

3.2 間隔填土法

用素土與粉煤灰分層填筑（素土40厘米為一層，粉煤灰20厘米為一層）并形成一個(gè)具有剛度的整體，利用粉煤灰這種輕質(zhì)填料來減輕路堤的自重，進(jìn)而減少土基的附應(yīng)力。本人1992年施工的310 國道翻水河橋至臨洪閘段就是利用粉煤灰填筑輕質(zhì)路基，但路基的兩側(cè)必須采用素土包肩，防止雨水沖刷。目前該段路基非常穩(wěn)定，沒有出現(xiàn)明顯的下沉和開裂現(xiàn)象。

3.3 預(yù)壓荷載自然沉降法

該施工法首先將包括路面結(jié)構(gòu)在內(nèi)的路堤荷載，換成一定高度的土層，這樣加載促進(jìn)沉降，提高地基強(qiáng)度，然后挖除加載填土，修筑橋臺(tái)、路面等結(jié)構(gòu)。我單位1989年施工的連徐高速公路A6-7 標(biāo)就是采用預(yù)壓荷載自然沉降法，經(jīng)過近十年的使用，效果明顯。具體做法是：在施工的路基內(nèi)埋設(shè)一定數(shù)量的沉降標(biāo)，當(dāng)路基施工完成后在其頂面根據(jù)計(jì)算均勻堆載一定高度的土，在沉降期內(nèi)進(jìn)行沉降標(biāo)觀測，經(jīng)過一段時(shí)間內(nèi)的預(yù)壓，觀測的下沉量達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)定的值以內(nèi)時(shí)，就可以御載預(yù)壓土方，進(jìn)行路面工程的施工。

此種方法適用于取棄土方方便的路段。

粉體攪拌樁改善土壤性質(zhì)增強(qiáng)路基強(qiáng)度法

粉體攪拌樁適用于天然含水量大于30%的淤質(zhì)土，其原理就是用壓縮空氣向軟弱土層內(nèi)輸送石灰、水泥等加固料，進(jìn)行攪拌使其與軟弱土混合、壓密。通過改善軟弱土的一系列的物理、化學(xué)作用，達(dá)到加固地基的目的。其具體樁長、直徑、粉噴量、布置形式應(yīng)由設(shè)計(jì)單位根據(jù)不同的地段條件、規(guī)范要求來確定。樁長設(shè)計(jì)一般為穿過軟弱土層達(dá)到持力層50cm 為宜；直徑為宜為50cm；粉噴量應(yīng)通過試驗(yàn)確定，要為被加固濕土重的10～15%，一般為50～60kg；布置形式一般采用三角形或正方形。此種方法，施工簡單，便于操作，但是也是一項(xiàng)良心工程，在施工中各道工序要嚴(yán)格把關(guān)，方能達(dá)到預(yù)期的目的。在連云港地區(qū)的軟基處理中，此方法使用最為廣泛，連徐、汾灌、連臨等高速公路及國道、省道等遍采用，且效果顯著。

袋裝砂井預(yù)壓排水固結(jié)法

在飽和軟粘土中采用袋裝砂井加固地基，能起到改善土層固體排水條件。加速軟弱土的固結(jié)作用，并能防止產(chǎn)生砂井?dāng)囝^、縮頭、錯(cuò)位。用聚丙稀編織的砂井袋裝又具有一定的抗拉強(qiáng)度，從而能較好地適應(yīng)地基的側(cè)向變形，保證砂井的連續(xù)性，加上施工袋裝砂井可選用輕型機(jī)具、工藝簡便，能因地制宜，施工速度快，直徑小，材料與成本較省，從而使其在軟基處理上能夠得到廣泛應(yīng)用。

袋裝砂井的直徑、間距和長度應(yīng)根據(jù)工期對固結(jié)時(shí)間的的要求、工程地質(zhì)條件、路堤高度，并通過固結(jié)理論計(jì)算確定，在預(yù)壓期內(nèi)要求完成的固結(jié)度大小，則根據(jù)路基剩余沉降以及不均勻沉降可能造成道路基面層結(jié)構(gòu)破壞這一因素來考慮，一般固結(jié)度U=80～95%。

袋裝砂井的直徑從固結(jié)速度來看越大越好，但直徑太大對機(jī)具搬移以及打孔都會(huì)增加困難，一般采用7～15厘米。理論上講砂井間距越小則排水固結(jié)越快，但是太密除費(fèi)工費(fèi)時(shí)外，還會(huì)引起土的結(jié)構(gòu)破壞而降低強(qiáng)度，并使土隆出地面等，近橋臺(tái)處要求井距相對小一些，目的是讓橋臺(tái)與路堤銜接部分沉降量的變化控制在一定范圍內(nèi)。

對于軟土層過厚，如25米以上，袋裝砂井不必打穿軟土層，而根據(jù)結(jié)構(gòu)物容許沉降量或按地基穩(wěn)定性分析來選擇砂井的長度，如結(jié)構(gòu)物以地基容許沉降量作為控制，可以先決定砂井直徑及間距，并選定一個(gè)砂井長度，然后計(jì)算沉降及固結(jié)度。其結(jié)果應(yīng)滿足上部結(jié)構(gòu)的要求，這時(shí)的砂井長度就是需要的長度。國內(nèi)其他省市有關(guān)袋裝砂井的經(jīng)驗(yàn)長度一般為12～15米，最長為20米。

袋裝砂井平面布置形式，目前國內(nèi)外通常采用的是等邊三角形和梅花形兩種形式。

為保證袋裝砂井內(nèi)滲出的水能夠順利排出，在砂井頂部鋪設(shè)30厘米的砂墊層，袋裝砂井的外露部分需埋在該層內(nèi)。

在橋梁兩頭設(shè)置搭板，減少路口跳車現(xiàn)象。在構(gòu)造物兩側(cè)的填土往往受到構(gòu)造物施工的影響，一般存在著填土?xí)r間較短，壓實(shí)較為困難等問題，在設(shè)計(jì)時(shí)橋梁兩頭考慮了一定長度的搭板，對沉降量很小的樁基橋臺(tái)與路堤上大沉降量起到了一定的緩沖作用，把兩者的高差由“突變”轉(zhuǎn)化為“折變”。

搭板的一端鋪設(shè)在橋臺(tái)上，沉降很小，而另一側(cè)搭置在有一定寬度的砼或砂礫大枕梁上，呈滑動(dòng)狀態(tài)，隨著路堤的沉降，搭板下會(huì)出現(xiàn)空洞，這種現(xiàn)象常導(dǎo)致搭板本身的破壞，因此在設(shè)計(jì)中把搭板的受力狀態(tài)，可以看成為一端固定，一端滑動(dòng)的簡支梁，進(jìn)行配筋設(shè)計(jì)。

4 結(jié)束語

路橋結(jié)合部堅(jiān)向移位的問題，不僅僅是擺在我們面前的難題，也是目前全世界同行們研究的主題，如何來消除或控制這個(gè)移位值，目前尚無完整的理論可循，筆者撰寫此文，奉獻(xiàn)給各位專家。旨在拋磚引玉，如有不到之處請批評指正。

[1]朱紹益，張玲,張偉.淺談軟土地基的處理及沉降量的計(jì)算[J].水利科技與經(jīng)濟(jì)，2006-05-30.