軟土地基處理及沉降預(yù)測(cè)方法

高 曌，楊大紅

(1.黑龍江省公路勘察設(shè)計(jì)院;2.黑龍江省龍建路橋第一工程有限公司)

1 軟土地基處理方法及其適用條件

1.1 表層排水法

表層排水法適用于土質(zhì)較好、含水率過(guò)大的軟土地基，填土之前，在地表開(kāi)挖溝槽排除地表水，同時(shí)降低地基表層部分的含水率，以保證施工機(jī)械通行，為了使開(kāi)挖水溝在施工中發(fā)揮盲溝作用，常用透水性良好的砂礫回填。

1.2 砂墊層法

地基上部軟土層較薄且含水率較大時(shí)，在軟土地基上鋪墊厚度0.5～1.2m左右的砂墊層。這樣可達(dá)到固結(jié)軟土層，使砂墊層起到上部排水層的作用，同時(shí)砂墊層又成為填土內(nèi)的地下排水層，有利于降低填土內(nèi)的水位。

1.3 鋪墊材料法

對(duì)于地基土層不均勻，可能發(fā)生局部不均勻沉降和側(cè)向位移的路段，可利用所鋪設(shè)材料的抗剪和抗拉力來(lái)增強(qiáng)施工機(jī)械的通行，均勻支撐填土荷載、減小地基局部沉降和側(cè)向位移，以提高地基的支撐力。目前常用的鋪設(shè)材料有無(wú)紡布、土工格室、玻璃纖維格柵等。

1.4 豎向排水法

在粘性土地基中設(shè)置垂直的排水通道，以縮短排水距離，促進(jìn)地基排水固結(jié)，增加抗剪強(qiáng)度。目前主要采用塑料板排水法和袋裝砂井法，處理深度為15～20m，超過(guò)這一深度工程費(fèi)用將明顯增大。本法很少單獨(dú)使用，多與加載法或緩速填土法并用，對(duì)土層厚度大、均質(zhì)的粘土地基最為有效，對(duì)泥炭地基效果較差。

1.5 深層攪拌樁法

對(duì)軟土厚度較大，換填處理比較困難的非飽和粘性土或砂土地基，可利用深層攪拌樁法加固，利用水泥或水泥漿作為固結(jié)劑，通過(guò)特制深層攪拌機(jī)械，在地基深部把軟土與固結(jié)劑強(qiáng)制拌和，使其成為具有較好整體性、水穩(wěn)定性，又能滿足強(qiáng)度要求的加固土體。這些加固土體與天然地基形成復(fù)合地基，共同承擔(dān)上部荷載，極大地提高了地基承載力。

1.6 擠密樁法

對(duì)軟土較厚，換填處理比較困難的非飽和土和粘性土或砂土地基，也可采用擠密樁法。其原理是在土基中成孔后，在孔中灌以砂、石、土、灰土或石灰等材料，搗實(shí)而成直徑較大的樁體，利用橫向擠密作用，使地基土顆粒擠密，孔隙減小，從而提高地基承載力，減小地基土的變形。

1.7 強(qiáng)夯法

強(qiáng)夯法又稱振動(dòng)固結(jié)法，是反復(fù)地將一個(gè)8～40t的重錘從6～40m高空自由落下，對(duì)濕軟土地基進(jìn)行強(qiáng)力夯實(shí)。利用在地基中所產(chǎn)生的沖擊波和動(dòng)應(yīng)力，可以加速土體的固結(jié)，提高地基土的強(qiáng)度。加固后的土基承載力會(huì)明顯提高，沉降量也相應(yīng)減小。它的特點(diǎn)是工藝簡(jiǎn)單、效果好、速度快、費(fèi)用較低、節(jié)省材料、不需要預(yù)壓，而且適用土層范圍廣(碎石土、砂土、低飽和度的粉土與粘土、濕陷性黃土、雜填土和素填土)，但對(duì)于飽和的淤泥質(zhì)粘土和淤泥則要慎重選用。

2 軟土地基沉降預(yù)測(cè)方法及適用條件

2.1 瞬時(shí)沉降計(jì)算

瞬時(shí)沉降計(jì)算公式有兩類。

其中，ρs為填料密度;H為路堤填筑高度;A=12.4-0.44Equ，Equ為無(wú)側(cè)限抗壓試驗(yàn)得到的彈性模量的平均值。式⑴適用于短期沉降、填方施工結(jié)束前發(fā)生的場(chǎng)合。

(2)利用彈性理論推導(dǎo)出的理論公式

(1)經(jīng)驗(yàn)公式一般采用日本《高等級(jí)公路設(shè)計(jì)規(guī)范》提供的經(jīng)驗(yàn)公式

其中，p為均布荷載;B為荷載面積的寬度;Cd為考慮荷載面積形狀和沉降計(jì)算點(diǎn)位置系數(shù);E和μ為土的彈性模量與泊松比。

2.2 總沉降計(jì)算

計(jì)算總沉降的方法很多，如e-p曲線法、e-lgp曲線法等。在高速公路軟基工程中，分層總和法應(yīng)用得比較廣泛?？偝两盗縎的數(shù)學(xué)表達(dá)式

其中，ΔPi為第i層上附加應(yīng)力增量;Hi為第i層的土層厚度;Esi為第i層的壓縮模量，通過(guò)試驗(yàn)求得。由于分層總和法是在無(wú)側(cè)向變形條件下推導(dǎo)出的壓縮量公式，往往計(jì)算結(jié)果比實(shí)際沉降量偏小。

2.3 工后沉降預(yù)測(cè)方法

在恒載后的任何時(shí)間t相應(yīng)的沉降量St可用雙曲線方程表示，即

當(dāng)t→∞時(shí)，可得最終沉降量計(jì)算公式

其中，S0為任選起始時(shí)間t0對(duì)應(yīng)的沉降量(恒載下);A、B為待定系數(shù)，可以從t0后實(shí)測(cè)沉降曲線中求得。本法適用于擁有恒載后較長(zhǎng)時(shí)間沉降監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的情況。

3 結(jié)語(yǔ)

由于各種軟土地基處理方式和沉降預(yù)測(cè)方法都有其適用范圍和局限性，沒(méi)有一種方法是萬(wàn)能的。加之具體工程情況復(fù)雜，地質(zhì)情況千變?nèi)f化，因此對(duì)每一個(gè)具體工程都要進(jìn)行具體細(xì)致分析，從地基條件、處理要求、工程費(fèi)用以及原材料、機(jī)具來(lái)源等方面對(duì)地基處理方式以及沉降預(yù)測(cè)方法進(jìn)行合理的選擇，從而保證軟土地基加固的效果。

[1] 劉廣洪，黃志耕.軟土路基沉降觀測(cè)值的處理方法[J].中國(guó)市政工程，1995.

[2] 哲學(xué)森.軟土地基沉降計(jì)算[M].人民交通出版社，1998.

[3] 劉建新.軟土地基處理方法研究[J].現(xiàn)代商貿(mào)工藝，.2009，(11).

[4] 朱玉美.預(yù)測(cè)工后軟土地基沉降[J].現(xiàn)代測(cè)繪，2006，(3).