摘要：文章結(jié)合工程實(shí)際，對(duì)漳詔高速公路沿線不同地基處理方法進(jìn)行了分析和總結(jié)，提出軟土地基不同處理方法的適用范圍，對(duì)類(lèi)似公路工程提供參考。
　　關(guān)鍵詞：高速公路軟土地基，沉降量，固結(jié)度
　　近十幾年來(lái),高速公路在我國(guó)得到長(zhǎng)足發(fā)展，公路里程總量已位居世界首位。而已建的和在建的高速公路有相當(dāng)一部分是建在軟土地基上,尤其東南部沿海一帶大部分是建立在軟弱地基上。通常，高速公路軟土地基的處理方法主要有強(qiáng)夯法、換土墊層法、排水固結(jié)法、復(fù)合地基法和加筋及超輕質(zhì)材料法等。不同方法的采用須根據(jù)工程實(shí)際及地質(zhì)條件。本文主要介紹強(qiáng)夯法、砂墊預(yù)壓和粉噴樁在軟基處理工程中實(shí)際應(yīng)用，以供同行參考。
　　1工程概況
　　漳詔高速公路位于福建省南部沿海地區(qū),設(shè)計(jì)車(chē)速120km/h,雙向六車(chē)道高速公路標(biāo)準(zhǔn),路基寬度34m。沿線地質(zhì)情況大致有三種類(lèi)型:中等偏高～高壓縮性軟弱土,弱～中等膨脹性膨脹土以及輕微～中等液化土。其中軟弱土廣泛分布,厚度變化較大,尤其是2層軟土,近地表地層土質(zhì)結(jié)構(gòu)一般較疏松,為主要的不良地質(zhì)條件,其軟弱土處理效果直接影響到全線高速公路的建設(shè)質(zhì)量。依據(jù)高速公路施工設(shè)計(jì)方案,對(duì)軟土地區(qū),采用了高能級(jí)強(qiáng)夯法、碎石墊層加預(yù)壓、粉噴樁等幾種處理方案。
　　2軟土地基處理方法分析
　　高能級(jí)強(qiáng)夯一般是指單擊夯擊能大于6000kN•m的強(qiáng)夯。與常規(guī)強(qiáng)夯法相比,高能級(jí)強(qiáng)夯的有效加固深度可達(dá)10～30m,可加固處理大厚度非飽和土、大厚度濕陷性黃土、碎石、砂土、粘性土、吹填土等各類(lèi)地基,可進(jìn)一步提高地基土強(qiáng)度和均勻性,降低壓縮性,消除濕陷性,改善其抵抗振(震)動(dòng)液化的能力等。
　　碎石墊層加預(yù)壓方案本身不能減小總沉降量,主要是加快土體固結(jié)速度,但工期較長(zhǎng)；
　　粉噴樁是通過(guò)一定工藝使固化劑和原位軟土地基混合在一起形成復(fù)合地基的一種深層處理方法,由于它有效地吸收土中水分,提高承載力顯著、施工簡(jiǎn)便等。砂或碎石墊層設(shè)置在預(yù)壓處理段的路基基底,厚度30cm；當(dāng)軟土層較厚(>3m),路堤高度較高(>3.5m)時(shí),考慮粉噴樁處理,構(gòu)造物段的路基也大多采用粉噴樁處理。粉噴樁的樁徑為50cm,設(shè)計(jì)的樁長(zhǎng)均穿透軟土層并深入持力層50cm,樁位在平面圖上呈正三角形(梅花形)布置,樁間距為1.0m～1.8m。針對(duì)不同的地質(zhì)條件和設(shè)計(jì)條件,采用不同的地基處理方法,據(jù)統(tǒng)計(jì)不處理的剖面占了近一半(47.1%),主要集中在O標(biāo)(占總數(shù)的84.8%)；粉噴樁處理的剖面有四分之一(26.2%),主要集中在06標(biāo)和P標(biāo)段、Q標(biāo)段(占總數(shù)的87.9%)；砂墊預(yù)壓處理的剖面占總數(shù)的14.8%,加上碎石墊層和其他處理方法,合起來(lái)預(yù)壓處理的剖面也近四分之一。
　　3實(shí)測(cè)沉降量評(píng)價(jià)處理效果
　　在軟土地基處理方法的選擇上,需考慮多種因素的影響。如:填土高度、軟土厚度及埋深、填土速率等諸多方面�？紤]到沿線碎石墊層處理方法觀測(cè)剖面較少,主要采用了粉噴樁和預(yù)壓法,軟土較薄區(qū)域則不處理。因此,對(duì)這幾種處理方法的處理效果進(jìn)行比較如下表：
　　          
　　                             表1不同處理方法實(shí)測(cè)沉降量統(tǒng)計(jì)(平均值)
　　3、影響沉降量的因素分析
　　3．1填土高度的影響
　　一般來(lái)說(shuō),荷載越大,即填土高度越高,附加應(yīng)力就越大,引起的變形顯然就越大。同時(shí),隨著填土高度的增加,其附加應(yīng)力影響的深度越大,計(jì)算得到的沉降量越變大。實(shí)際觀測(cè)到的沉降數(shù)據(jù)也表現(xiàn)出這種規(guī)律,在此對(duì)沿線實(shí)測(cè)沉降量隨填土高度的變化情況根據(jù)軟土層厚度的不同進(jìn)行了比較,如圖1、圖2所示。
　　            
　　　　                      圖2填土高度對(duì)沉降量的影響示意圖(3m～9m軟土)
　　從圖1、圖2中可以看出:
　　(1)當(dāng)軟土厚度較小時(shí)。實(shí)測(cè)沉降量表現(xiàn)出:不處理>砂墊預(yù)壓>粉噴樁處理;當(dāng)軟土厚度較大時(shí),由于不處理方法的不適用,實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)較少,實(shí)測(cè)沉降量仍表現(xiàn)出:砂墊預(yù)壓>粉噴樁處理。
　　(2)不處理時(shí)。在軟土厚度<3m的情況下,沉降量隨填土高度的增加而增加,這個(gè)規(guī)律比較明顯,而當(dāng)軟土厚度較大(39m)時(shí),沉降量隨填土高度的增加而增大的規(guī)律不明顯,這一方面是由于沉降量受多種因素的影響,除填土高度和軟土厚度外,還有軟土的性質(zhì)、軟土層的埋深、加荷速度等因素;另一方面,考慮到工期的影響,沉降變形限制了不處理方法的適用性,填土高度往往都不高(主要集中在2m～4m),所以實(shí)際工程中缺少這方面的觀測(cè)數(shù)據(jù),其與填土高度的規(guī)律也就表現(xiàn)得不那么明顯。
　　(3)砂墊預(yù)壓處理時(shí)。軟土層厚度<3m和3m～9m兩種情況下,沉降量隨填土高度的增加而增大這個(gè)規(guī)律都比較明顯,同時(shí),軟土層厚度越大,其沉降量也越加。這一現(xiàn)象充分反映出天然地基時(shí),填土高度越高,軟土層厚度越大,其所占的沉降變形比例也越大。而砂墊預(yù)壓這一處理方法只是將這一過(guò)程的沉降變形提前表現(xiàn)出來(lái)。
　　(4)粉噴樁處理時(shí)。在上述兩種情況下其沉降量與填土高度的關(guān)系都不是很明顯,因?yàn)樗鼧?gòu)成的是復(fù)合地基,改善了軟土層性質(zhì),提高了土層承載力,從而有效控制了土層變形。
　　(5)實(shí)測(cè)沉降量比較。砂墊預(yù)壓與粉噴樁的處理效果可以明顯看出,砂墊預(yù)壓的沉降量要比粉噴樁大,粉噴樁處理效果優(yōu)于砂墊預(yù)壓。并且可以知道兩者適用的填土高度范圍粉噴樁為3m～7m,砂墊預(yù)壓為2.5m～5.5m。
　　3、2軟土層厚度的影響
　　對(duì)于軟土地區(qū)來(lái)說(shuō),軟土層作為主要的壓縮層,軟土層厚度對(duì)沉降量的大小有較大影響。一般來(lái)說(shuō),軟土層越厚,沉降量越大。沿線軟土層厚度平均在2m～4m,其中一段軟土層更厚達(dá)6m～8m,為沿線軟土帶狀分布厚度最高地區(qū)。具體軟土層厚對(duì)沉降影響的分析見(jiàn)圖3和圖4。
　　            
　　　                　圖4軟土層厚度對(duì)沉降量的影響示意圖(填高4m～6.7m)
　　圖3和圖4顯示,對(duì)于不同的處理方法,沉降量都隨軟土層厚度的增加而增加。比較斜率,可看出:砂墊預(yù)壓>不處理>粉噴樁,即砂墊層受軟土層厚度的影響最為明顯,不處理情況多在軟土層較薄且填土高度較低時(shí)采用,故規(guī)律相對(duì)不明顯,而粉噴樁處理時(shí),填高為1.7m～4m時(shí),軟土厚度對(duì)沉降量影響不大,當(dāng)填高達(dá)4m～6.7m,軟土層厚度對(duì)沉降量的影響加大。說(shuō)明以控制沉降變形為目的,砂墊預(yù)壓處理方法適用于填土高度較小(一般在4m以下),軟土厚度較薄(一般在4m以下)的前提條件。
　　3、3軟土埋深的影響
　　軟土的埋深對(duì)沉降量也有影響。通常軟土埋藏越深,即硬殼層越厚,沉降量越小。這是因?yàn)橛矚�層與下臥的軟土共同分擔(dān)上部的填土荷載,形成一定的板體效應(yīng)，沿線硬殼層厚度較薄,多分布在0～3m,絕大部分在2m左右,局部地區(qū)有軟土直接裸露地表,而相對(duì)來(lái)說(shuō),軟土層厚度的變化范圍更大(0～9m)。為了更好的說(shuō)明硬殼層對(duì)下臥軟土的應(yīng)力分擔(dān)作用,在這里通過(guò)硬殼層厚度與軟土層厚度的比值來(lái)考慮軟土埋深對(duì)沉降量的影響。不同填土高度下,硬殼層厚度與軟土層厚度的比值對(duì)實(shí)測(cè)沉降量的影響可參見(jiàn)圖5和圖6。
　　
　　　　
　　                    圖6軟土層厚度對(duì)沉降量影響示意圖(填高4m～6.7m)
　　圖5和圖6顯示,總體上,不論填土高度的大小,硬殼層厚度與軟土層厚度的比值越大,沉降量越小。說(shuō)明沉降量隨硬殼層厚度的增加而減小,隨軟土層的厚度增加而增大;而且這一現(xiàn)象在粉噴樁及不處理情況下的規(guī)律沒(méi)有砂墊預(yù)壓明顯。說(shuō)明砂墊預(yù)壓處理時(shí),硬殼層與軟土層共同承擔(dān)上部荷載的現(xiàn)象表現(xiàn)得尤其顯著,也即天然地基上采用砂墊預(yù)壓處理時(shí),要注重對(duì)軟土層上部硬殼層天然結(jié)構(gòu)的保護(hù),以便更好地發(fā)揮硬殼層的板體作用,減小沉降變形的發(fā)生。
　　4工后沉降和固結(jié)度評(píng)價(jià)
　　眾所周知,地基處理效果如何可從路堤施工過(guò)程中實(shí)測(cè)的沉降量直接反映出來(lái)。然而,實(shí)測(cè)沉降量受多種因素的影響,而且地基處理效果的評(píng)價(jià)因子也不是唯一的,對(duì)工程質(zhì)量的控制更著眼于其交付使用后的情況。而在實(shí)際工程上引入了固結(jié)度和工后沉降兩個(gè)概念。
　　該高速公路沿線共有不處理、砂墊預(yù)壓、碎石墊層和粉噴樁處理等幾種不同的處理軟基的方法,其各標(biāo)段的處理效果可從實(shí)測(cè)沉降量上有所反映,同時(shí),進(jìn)行了大量的最終沉降量推求和施工期末固結(jié)度的計(jì)算,考慮到軟土的厚度以及埋深的影響,在此用硬殼層厚度與軟土層厚度的比值來(lái)作為分析因素,得到軟土地區(qū)的固結(jié)度分布規(guī)律,見(jiàn)圖7.
　　                   
　　                                        圖7軟土層埋深與固結(jié)度關(guān)系示意圖
　　可以看到施工末期固結(jié)情況良好,固結(jié)度變化范圍在0.5～1,其中大部分點(diǎn)集中在0.7～1范圍內(nèi)。三種不同處理方法的固結(jié)度關(guān)系總體為粉噴樁>砂墊預(yù)壓>不處理,其中平均固結(jié)度粉噴樁0.83,砂墊預(yù)壓0.79,不處理0.74。故由固結(jié)度來(lái)分析,得出的結(jié)論是粉噴樁處理效果良好,砂墊預(yù)壓其次。
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