高速公路橋臺軟基處理工藝分析及加固方案設(shè)計

劉 英

(湖南省湘筑工程有限公司)

1 工程概況

M 高速公路路線所經(jīng)區(qū)域以農(nóng)田為主，局部溝塘較多，區(qū)內(nèi)地層主要為第四系沖積粘性土、淤泥及淤泥質(zhì)土、粉細(xì)砂，下伏基巖主要是白堊系砂礫巖(起點(diǎn)附近有片麻巖及花崗巖閃長巖)。地下水主要是松散巖類孔隙水，賦予于第四系全新統(tǒng)沖積粉質(zhì)粘土、淤泥質(zhì)土及砂礫層。地下水主要接受降雨補(bǔ)給，與地表水呈互補(bǔ)關(guān)系。地下水較豐富。埋藏淺，加之局部地下水有承壓性，因此基礎(chǔ)施工時應(yīng)采取有效的防治措施。

2 軟基處理試驗方案設(shè)計

2.1 現(xiàn)場試驗設(shè)計方案

考慮以提高地基的承載力減少橋頭過渡段差異沉降和進(jìn)行現(xiàn)場試驗研究為目的，經(jīng)過方案比較采用水泥粉噴樁聯(lián)合土工格柵法處理。該法主要施工流程是自地面向下打設(shè)樁徑d=50 cm、且樁間距為150 cm 的正三角形布置的水泥粉噴樁，樁深15.5 m。待水泥粉噴樁完工后在樁頂鋪設(shè)50 cm 厚砂礫墊層，并在墊層中設(shè)置雙向土工格柵，墊層頂部設(shè)置防滲土工布。路床頂面下30 cm 設(shè)一層土工格柵，以下每隔80 cm 設(shè)一層，總共鋪設(shè)5 層。

2.2 現(xiàn)場試驗監(jiān)測布置概況

原位試驗測點(diǎn)布置方案如下:為了有效控制北引橋橋頭過渡段的軟基沉降防止跳車，選取樁號為K12+490 的監(jiān)測斷面，并設(shè)置了沉降板(500 mm×500 mm×2 mm)6 個，土壓力計7 只以及位移邊樁兩根，該樁號的設(shè)計填土高度4.50 m，沉降觀測時間起于2012 年6 月7 日，于7 月14 日填土已初步完成，截止到2013 年6 月23 日，共觀測382 d。圖1 所示，其中在圖1 中的圖a、圖b 鋪設(shè)了土工格柵，而在圖c 中沒有鋪設(shè)。在選取斷面的路堤基底即砂墊層下埋設(shè)沉降板，其中埋設(shè)在樁頂和相鄰樁間土上各三個，并在路堤兩側(cè)的樁頂和樁間土上各埋設(shè)一只土壓力計，同時在不同深度的土工格柵上埋設(shè)三只以此來觀測軟基樁頂和樁間土的豎向沉降和土壓力。其中:C 表示沉降板，Y 表土壓力計，W 表示位移邊樁。

圖1 測試元件平面布置圖

3 軟基處理結(jié)果分析

3.1 橋頭軟基沉降觀測

對路基進(jìn)行沉降監(jiān)測是指導(dǎo)施工和保證工程質(zhì)量的重要指標(biāo)之一，也是檢驗加固效果和分析變形機(jī)理的重要手段。通過監(jiān)測，沉降板C1～C3 的沉降量分別為226 mm、237 mm、223 mm、238 mm、220 mm、263 mm。圖42～45 的P－t－s 曲線為樁號K12 +490 斷面樁間土和樁頂沉降板的實測沉降隨填土荷載變化的過程線，從圖中可以看出，樁頂和樁間土的沉降曲線的發(fā)展趨勢大致相同，在填土初期沉降曲線均呈線性變化，且沉降量較為接近，但是隨著填土荷載的增加沉降差隨著沉降量的增大也逐漸增大。同時可以看出，在圖1 均鋪設(shè)有土工格柵的圖a、b 各埋設(shè)的兩個沉降板中，經(jīng)圖2 和圖3 樁頂和樁間土的最大沉降量的差值僅為1.5 cm，這表明該工程采用土工格柵分層鋪設(shè)在水泥粉噴樁上能很好的發(fā)揮土工格柵的調(diào)整和擴(kuò)散應(yīng)力作用，使豎向加固體系粉噴樁充分利用;但在圖1 對于未鋪設(shè)有土工格柵的圖c 埋設(shè)的兩個沉降板中，比較樁頂和樁間土的最大沉降量的差值為4.3 cm，這表明該工程若只采用水泥粉噴樁處理地基，則不能有效的使豎向加固體系粉噴樁充分利用;同時通過分析圖1 中的圖a、c 對于鋪有和未鋪土工格柵的樁間土的沉降值，沉降差也達(dá)到了4.6 cm，因此，粉噴樁與土工格柵聯(lián)合加固技術(shù)能有效地控制樁與樁間土的沉降差，說明這種加固軟基的處理方法是成功的，在工程上可大量推廣。

圖2 C1 和C1’的P－t－s 曲線圖

圖3 C2 和C2’的P－t－s 曲線圖

3.2 橋頭軟基側(cè)向位移觀測

路基的側(cè)向位移監(jiān)測是掌握并預(yù)測滑坡趨勢確定路基在填土過程中是否穩(wěn)定，為施工和填土速率提供指導(dǎo)防止加荷速率過快導(dǎo)致路基失穩(wěn)。圖4 表示的是樁號K12 +490斷面左右兩路堤邊溝旁位移邊樁的s－t 曲線圖。從圖中可以看出鋪設(shè)土工格柵的左側(cè)邊坡位移邊樁W1 的位移量明顯比未鋪設(shè)土工格柵的右側(cè)位移邊樁W2 位移量小得多，而在非實驗段即均鋪有土工格柵的另一斷面埋有的位移邊樁(W1’和W2’)的監(jiān)測值可以看出兩側(cè)的位移均很小，且較為接近。這都說明了粉噴樁聯(lián)合土工格柵處理橋頭軟基的方法對減少側(cè)向位移也是有良好效果的，這對于快速施工保證路堤穩(wěn)定是很有利的。

4 結(jié)束語

采用粉噴樁聯(lián)合土工格柵處理高填方路堤能有效提高樁土應(yīng)力比，增加樁體荷載分擔(dān)比，有效減小路堤沉降和不均勻沉降;經(jīng)粉噴樁聯(lián)合土工格柵處理的橋頭軟基，沉降得到很好的控制，沉降量在填土完成后很快趨于穩(wěn)定，樁頂和樁間土的沉降差很小，滿足設(shè)計規(guī)范要求，說明了土工格柵在施工工程中有效發(fā)揮了調(diào)整樁土共同承受應(yīng)力的作用，對減小路堤的沉降以及路橋剛?cè)徇^渡的差異沉降起到了明顯的效果，能夠防止橋頭跳車現(xiàn)象的發(fā)生;粉噴樁聯(lián)合土工格柵處理橋頭軟基的方法對減少側(cè)向位移也是有良好效果的，這對于快速施工保證路堤穩(wěn)定是很有利的。

圖4 W1 和W2 的s－t 曲線圖

［1］羊曄，劉松玉，鄧永鋒.加筋路基處治不均勻沉降模型試驗研究［J］.巖土力學(xué)，2009，(3).

［2］劉景艷，董曉明.加筋路基的技術(shù)優(yōu)化設(shè)計［J］.華東公路，2011，(3).

［3］白永兵.路橋過渡段不均勻沉降限值標(biāo)準(zhǔn)研究［J］.交通標(biāo)準(zhǔn)化，2008.