軟基沉降監(jiān)測及處理技術(shù)研究

郭 策，王立峰，陳小樂，張麗喆

(東北林業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)院)

1 引 言

預(yù)應(yīng)力混凝土管樁處理法被廣泛應(yīng)用于公路擴(kuò)建工程中軟土地基加固，得益于其可顯著提高軟土地基的承載能力的同時(shí)，還能夠有效防止在擴(kuò)建工程中新舊路基因不均勻沉降引起的縱向裂縫的出現(xiàn)。相比于其他樁處理軟基的方法，預(yù)應(yīng)力混凝土管樁能夠充分發(fā)揮樁體與土體之間協(xié)同承受荷載的能力，形成的復(fù)合地基顯著提高軟土地基的承載能力，預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的樁土荷載分擔(dān)比會(huì)更大。

高速公路建設(shè)的高要求、軟基處理技術(shù)的進(jìn)步及管理人員認(rèn)知水平的提高，使軟土地基的監(jiān)控工作越來越受到重視。軟基監(jiān)控工作的主要內(nèi)容與目的是通過一定的測試手段了解軟基的變形情況，附加監(jiān)控土體的穩(wěn)定狀況，從而提前對(duì)路基的施工及運(yùn)營過程中的變形及穩(wěn)定性加以控制?？傮w來說，軟土地基的沉降監(jiān)測有以下幾個(gè)意義:

(1)監(jiān)測施工過程中的沉降變形，保證軟土地基路段路基修筑的安全與穩(wěn)定;

(2)對(duì)運(yùn)營階段的路基沉降進(jìn)行預(yù)測，保證沉降在設(shè)計(jì)范圍內(nèi);

(3)對(duì)設(shè)計(jì)與施工過程中遇到的難題進(jìn)行解決，為軟基處理方法的推廣作基礎(chǔ)。

2 工程概況

唐津高速公路(津塘公路－榮烏高速)起自津塘公路互通式立交，止于榮烏高速，路線全長43.95 km。目前，該路段為雙向四車道，擴(kuò)建工程將全線擴(kuò)建為雙向六車道高速公路。本工程為唐津高速公路(津塘公路～榮烏高速)擴(kuò)建工程第二合同段。起點(diǎn)樁號(hào)為K1069 +278，終點(diǎn)樁號(hào)為K1084+478，主線全長15.2 km。軟基處理包括水泥攪拌樁和預(yù)應(yīng)力混凝土管樁，在K1069 +830 ～K1082 +908 段做首件預(yù)應(yīng)力混凝土管樁，該文主要研究預(yù)應(yīng)力混凝土管樁處理方法。

3 預(yù)應(yīng)力混凝土管樁軟基處理方案

預(yù)應(yīng)力混凝土管樁樁頂設(shè)置C30混凝土樁帽，尺寸1.0 ×1.4 ×0.3 m，中間設(shè)置2 層鋼筋網(wǎng)，在托板下設(shè)置直徑28 mm、5 cm 厚鋼板，樁長為16 m，使用錘擊樁機(jī)。施工流程為:施工放樣—樁機(jī)選擇就位—起吊預(yù)制樁—打樁—接樁—送樁—樁帽施工—加筋碎石墊層施工。原舊路寬度為26 m的四車道高速公路，經(jīng)改造后變?yōu)閷挾?5.5 m 的六車道高速公路。結(jié)合工程實(shí)際采用臺(tái)階開挖方式，首先將原有路堤邊坡按1∶1.5 削坡，再開挖成高度為67 cm、寬度為100 cm的臺(tái)階。

4 路基填土沉降監(jiān)測方法

路基沉降觀測斷面的設(shè)置及觀測斷面的觀測內(nèi)容根據(jù)沉降控制要求、地形地質(zhì)條件、地基處理方法、路堤高度等具體情況并結(jié)合施工工期確定，同時(shí)還需根據(jù)施工核對(duì)的地質(zhì)、地形等情況調(diào)整或增設(shè)。

軟土地基通過預(yù)應(yīng)力混凝土管樁加固處理完成后，在路基填筑施工前應(yīng)該埋設(shè)剖面沉降管，剖面沉降管為了適應(yīng)土體豎向變形的要求采用專用塑料硬管，沉降管斷口緊密結(jié)合，不留縫隙，同時(shí)要求導(dǎo)管中的十字導(dǎo)槽順直。埋設(shè)過程中首先在路基褥墊層開設(shè)凹槽，寬度應(yīng)適應(yīng)沉降管的埋設(shè)，然后放入沉降管，并在凹槽中用中粗砂找平，表面回填中粗砂與褥墊層持平，最后應(yīng)做好沉降管兩端的防護(hù)工作。剖面沉降管中埋入沉降儀探頭，并按要求間距一次讀數(shù)，按照規(guī)范要求，起始端管口標(biāo)高采用國家二等精密水準(zhǔn)測量。

路基的剖面沉降管在地基經(jīng)過預(yù)應(yīng)力混凝土管樁加固完畢后開始埋設(shè)，路基墊層填土0.6 m 壓實(shí)，在路基的褥墊層上根據(jù)沉降管的尺寸開設(shè)凹槽，寬度一般為20 ～30 cm，深度達(dá)到地基加固層頂面，凹槽底部填充0.2 m 厚的中粗砂進(jìn)行找平，將穿入鍍鋅鋼絲繩的剖面沉降管放置到凹槽中，回填中粗砂夯實(shí)，使之與碾壓層持平。為了保護(hù)沉降管，在沉降管埋設(shè)完畢后，兩端設(shè)置混凝土保護(hù)墩，尺寸為0.5 m×0.5 m×0.95 m。然后在沉降管的一側(cè)設(shè)置用C20 混凝土澆筑監(jiān)測樁，尺寸為0.5 m ×0.5 m ×1.6 m，在監(jiān)測樁的頂部埋設(shè)測頭，使用鋼筋混凝土保護(hù)盒對(duì)監(jiān)測樁及沉降管管口進(jìn)行保護(hù)。沉降監(jiān)測管共計(jì)33 根，在上一層填料碾壓密實(shí)后，連續(xù)觀測幾天，將此時(shí)的穩(wěn)定度數(shù)作為初始讀數(shù)，之后觀測均以此數(shù)為基準(zhǔn)。

5 沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)分析

對(duì)軟基路段進(jìn)行沉降觀測，首先根據(jù)軟基的實(shí)際情況進(jìn)行計(jì)算分析，并對(duì)觀測的數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查，查看觀測限差是否符合設(shè)計(jì)要求，然后對(duì)監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行整理總結(jié)，選擇適合的方法繪制沉降觀測圖形，直觀反映數(shù)據(jù)的客觀規(guī)律，對(duì)軟土地基沉降做出準(zhǔn)確預(yù)測。各斷面累計(jì)沉降量及沉降速率如圖1 與表1 所示。

表1 各階段沉降觀測點(diǎn)變化速率

圖1 各斷面測點(diǎn)累計(jì)沉降量

從圖3 和表1 的各斷面監(jiān)測數(shù)據(jù)來看，路基在填土、碾壓密實(shí)以及應(yīng)力重新自平衡過程中，均出現(xiàn)了不同程度的下沉現(xiàn)象。沉降速率比較平緩，沒有發(fā)生突變。其中，累計(jì)變化量最大值為15.31 mm，斷面樁號(hào)K1082 +908，滿足設(shè)計(jì)要求，說明預(yù)應(yīng)力混凝土管樁在軟基處理上起到了很明顯的作用。

6 結(jié) 語

(1)經(jīng)過預(yù)應(yīng)力混凝土管樁處理軟土地基，明顯提高復(fù)合地基的承載能力，累計(jì)沉降量最大值為15.31 mm，最大沉降變化速率為0.24 mm/d，滿足設(shè)計(jì)要求。

(2)預(yù)應(yīng)力混凝土管樁復(fù)合地基的荷載主要由樁體承擔(dān)，沉降具有瞬時(shí)性。施工應(yīng)注意沉樁對(duì)周圍構(gòu)造物的影響，特別是路基擴(kuò)建工程。

［1］趙娟芳，王桂堯，李虹，等.粉噴樁與薄壁管樁處理軟土地基沉降比較及分析［J］.中外公路，2006，(3):55－58.

［2］胡益眾.預(yù)制混凝土薄壁管樁處理軟土地基［J］.公路，2006，(10):71－75.

［3］王斌，許永明，陶柏峰，徐澤中.不同類型PTC 樁復(fù)合地基試驗(yàn)研究［J］.巖土工程學(xué)報(bào)，2009，(10):1614－1618.

［4］先張法預(yù)應(yīng)力混凝土管樁(GB13476－2009)［S］.