樁網結構路基現場沉降測試分析

楊 雷

越來越多的公路和鐵路建造在軟土地基上。在這些地區，橋墩可由基樁支撐而控制沉降，但兩端的路堤仍會產生很大的沉降，包括施工沉降以及完工后10年～20年發生的固結沉降。橋墩與路堤之間的不均勻沉降也會隨著時間與交通流量的增長而不斷累積增加。這樣，橋墩附近的路面會產生“凸起”現象，隨后需要不斷墊高路堤以減少不均勻程度。這種回填層給軟土地基增加了額外的荷載，同時也帶來了更高的維護費用。更重要的是，這種軟弱地基會降低施工進度。所以，需要采取工程措施，以提高軟土地基的有效承載力并控制施工期及長期的沉降，解決軟土地基上路堤的沉降問題。

在北歐及東南亞，樁基廣泛應用于支撐軟土地基上的路堤，而形成樁網結構路基。基樁通常采用剛性樁。在樁網結構路基中，可假設整個路堤的荷載以土拱效應通過基樁傳至硬土層[1]。

1 樁網結構路基

樁網結構路基由以下四個部分組成:1)上部路堤填土;2)柔性拱(網)區;3)樁土復合加固區;4)下臥層。其結構組成如圖1所示。

在樁網結構路基系統中，當樁正上方的土與樁之間的土產生差異沉降時，土拱效應隨之產生[2]。土拱的形成使得樁間土工合成材料加筋層所受垂直壓力減小，因此大部分的路堤荷載能夠傳遞到樁上，軟土地基只承受小部分荷載，從而實現減小沉降的目的。

樁網結構方便在較深的土層下施工，適用于深層地基加固處理，尤其是在軟土地基(16 m以下)修建對工后沉降要求嚴格的高等級道路，竣工后不需要放置較長時間的情況。

2 工程概況

2.1 工點概況

某鐵路干線采用了鋼筋混凝土樁樁網結構路基。樁土應力測試試驗選取其中兩段進行，一處為高路堤，約7.0 m，另一處為低路堤，約3.0 m。兩處測試工點的軌道結構均為雙塊式無砟軌道，軌道線形為直線;樁的配筋按構造要求，施工工藝為鉆孔灌注，樁位布置為正方形，樁徑 60 cm，樁帽1.2 m×1.2 m，樁間距2 m;網墊層厚60 cm，使用雙向80 kN/m的土工格柵雙層鋪設。

2.2 測試內容

測試內容主要為兩處工點的樁頂及樁間土長期沉降測試。通過測試，重點考察樁網結構路基控制沉降特性。

3 結果分析

兩個工點樁網結構路基的長期沉降測試曲線如圖2所示。

從沉降隨時間的變化曲線可以看出，在樁頂及樁間土處隨著時間的推移，均有相應的沉降量發生。其中，在路基填筑完畢后施工上部軌道結構期間，沉降值變化相對較大，樁間土處的沉降值大于樁頂的沉降值，施工持續時間為4個月。從圖2中還可以看出，樁網結構路基的累積沉降量非常有限，高路堤約為10.07 mm，低路堤約為7.37 mm，通過簡單的計算可以得知，路堤部分的累積沉降約占其高度的0.44‰。路堤上部結構施工完畢，鋪軌后的沉降稱之為工后沉降。從圖2中可以看出，樁網結構路基6個月的工后沉降量非常小，完全能夠滿足無砟軌道對工后沉降的要求。從沉降曲線還可以看出，從鋪軌后的兩個月開始，沉降進入穩定期。

4 結語

結合某干線鐵路樁網結構路基工程實踐，針對高低兩種路堤進行了沉降測試，結果表明:經樁網結構處理后的路基工后沉降量(到目前為止，工后沉降6個月)非常有限，能滿足土質路基上修建無砟軌道的要求。另外，測試數據表明，路堤填筑完成后的上部軌道結構施工活動，能加速路堤部分的累積沉降。從開始鋪軌后的兩個月開始，沉降進入穩定期。

[1] Hewlett W.J.，Randolph M.F..Analysis of Piled Embankments[J].Ground Engineering ，1988，21(3):12-18.

[2] Han.J，Akins.K.Use of Geogrid-Reinforced and Pile-Supported Earth Structures[A].Proceedings of International Deep Foundation Congress[C].Orlando，FL ，USA:American Society of Civil Engineering，2002:14-16.