淺析軟土地基的豎向位移

張標昌

（江蘇海通建設工程有限公司，江蘇 連云港 222001）

在軟土地基上進行施工建設、施工難度大、對施工工藝要求高、造價高，這就要求在工程的調研設計階段、監理施工階段、工程驗收階段等，都要嚴格把關，根據不同的地質條件，采取不同的處理方法，確保軟土地基的沉降量在規范可控范圍內，滿足工程質量的需要。下面就如何減小軟土地基的沉降位移，談談自己的看法。

1 軟土地基的特征和工程力學特征

連云港市地處魯南中南丘陵與淮北平原的結合部，北倚沂蒙山脈，東臨黃海，全市大部分面積為海積平原。

海積平原地形平坦，地形標高在2.7～4.0米左右,屬第四紀后期。在緩流中沉積而成的軟粘性土，最深處厚達40米左右，海淤承載力為3.92～6.86Kg/cm2,地下水埋深在 0.8～1.0米左右，該土層呈流塑飽水狀，壓縮性高，抗剪強度低。內聚力小于25Kpa，容許系載力小于100Kpa，在外荷載作用下產生觸變現象，遇地震時將會產生液化性塌陷。該地土層作為建設工程基礎持力層時，必須進行特殊處理，否則會出現工程質量方面的一些問題。

2 堅向位移的成因及給行車帶來的危害

橋梁樁基橋臺的沉降量甚小，可軟土地基上的高路堤卻有較大的沉降量，這二者的沉降差在路橋結合部形成堅向移位。連云港1987-1989年新建的新墟一級公路開發區大橋，因當時沒有進行軟基處理，致使橋頭年年下沉，年年修補，橋頭路基的下沉量達累加達有1米多，直接影響了道路的使用。

堅向移位的發生對交通功能的影響主要有：

移位段路面縱坡陡，不得于行車；臺階對車輛振動很大，劇烈顛簸，司乘人員甚感不適，同時車遇臺階，速度降低，增加油耗；由于臺階的影響使車輛產生跳躍，增加了車輛對橋梁產生的沖擊力。

作為樁基礎的橋臺，按規范要求，不包括施工中沉降在內的墩臺工后總沉降值以不超過L（L 為相鄰墩臺間最小跨徑長度）為限，大量的工程實踐證明：墩臺工后沉降量，均未超過規范規定的極限值，因此橋臺沉降量很小。在實踐中，只要我們有選擇地采用了優質的路基填料，在施工中嚴格要求，對臺后路堤填料的壓縮沉降問題，是完全可以控制的。

3 減小豎向移位值的幾種方法

3.1 換土墊層法

將基底下一定深度范圍內海淤泥層挖除，再換填分層夯實具有強度高、穩定性好、壓縮性低的砂礫和山場碎石土等。這樣基礎底面以下的地基便由山場碎石土墊層及軟弱下臥層組成的復合地基，較大的附加應力由墊層承受，而在軟弱下臥層頂面的附加應力顯著減少，這就是換土墊層法能達到加固地基的基本原理。我們在目前施工的242 省道青口鹽場段XD-1 標就是采取了清淤，拋石擠淤的換填方法，經檢測受到了良好的效果。在墊層法的施工中，除應嚴格控制墊層材料的顆粒成分外，保證墊層材料的密實度，也是非常關鍵的問題，否則達不到預期的效果。墊層材料要求分層壓實，壓實可采用碾壓法、水撼法等，在基坑挖好后，應迅速鋪壓墊層材料，避免坑暴露過久，或被踐踏浸水，使土結構遭到破壞，軟土層強度降低。

缺乏山場碎石土的地區必要時可考慮采用石灰土，加筋土等。

3.2 間隔填土法

用素土與粉煤灰分層填筑（素土40厘米為一層，粉煤灰20厘米為一層）并形成一個具有剛度的整體，利用粉煤灰這種輕質填料來減輕路堤的自重，進而減少土基的附應力。本人1992年施工的310 國道翻水河橋至臨洪閘段就是利用粉煤灰填筑輕質路基，但路基的兩側必須采用素土包肩，防止雨水沖刷。目前該段路基非常穩定，沒有出現明顯的下沉和開裂現象。

3.3 預壓荷載自然沉降法

該施工法首先將包括路面結構在內的路堤荷載，換成一定高度的土層，這樣加載促進沉降，提高地基強度，然后挖除加載填土，修筑橋臺、路面等結構。我單位1989年施工的連徐高速公路A6-7 標就是采用預壓荷載自然沉降法，經過近十年的使用，效果明顯。具體做法是：在施工的路基內埋設一定數量的沉降標，當路基施工完成后在其頂面根據計算均勻堆載一定高度的土，在沉降期內進行沉降標觀測，經過一段時間內的預壓，觀測的下沉量達到設計規定的值以內時，就可以御載預壓土方，進行路面工程的施工。

此種方法適用于取棄土方方便的路段。

粉體攪拌樁改善土壤性質增強路基強度法

粉體攪拌樁適用于天然含水量大于30%的淤質土，其原理就是用壓縮空氣向軟弱土層內輸送石灰、水泥等加固料，進行攪拌使其與軟弱土混合、壓密。通過改善軟弱土的一系列的物理、化學作用，達到加固地基的目的。其具體樁長、直徑、粉噴量、布置形式應由設計單位根據不同的地段條件、規范要求來確定。樁長設計一般為穿過軟弱土層達到持力層50cm 為宜；直徑為宜為50cm；粉噴量應通過試驗確定，要為被加固濕土重的10～15%，一般為50～60kg；布置形式一般采用三角形或正方形。此種方法，施工簡單，便于操作，但是也是一項良心工程，在施工中各道工序要嚴格把關，方能達到預期的目的。在連云港地區的軟基處理中，此方法使用最為廣泛，連徐、汾灌、連臨等高速公路及國道、省道等遍采用，且效果顯著。

袋裝砂井預壓排水固結法

在飽和軟粘土中采用袋裝砂井加固地基，能起到改善土層固體排水條件。加速軟弱土的固結作用，并能防止產生砂井斷頭、縮頭、錯位。用聚丙稀編織的砂井袋裝又具有一定的抗拉強度，從而能較好地適應地基的側向變形，保證砂井的連續性，加上施工袋裝砂井可選用輕型機具、工藝簡便，能因地制宜，施工速度快，直徑小，材料與成本較省，從而使其在軟基處理上能夠得到廣泛應用。

袋裝砂井的直徑、間距和長度應根據工期對固結時間的的要求、工程地質條件、路堤高度，并通過固結理論計算確定，在預壓期內要求完成的固結度大小，則根據路基剩余沉降以及不均勻沉降可能造成道路基面層結構破壞這一因素來考慮，一般固結度U=80～95%。

袋裝砂井的直徑從固結速度來看越大越好，但直徑太大對機具搬移以及打孔都會增加困難，一般采用7～15厘米。理論上講砂井間距越小則排水固結越快，但是太密除費工費時外，還會引起土的結構破壞而降低強度，并使土隆出地面等，近橋臺處要求井距相對小一些，目的是讓橋臺與路堤銜接部分沉降量的變化控制在一定范圍內。

對于軟土層過厚，如25米以上，袋裝砂井不必打穿軟土層，而根據結構物容許沉降量或按地基穩定性分析來選擇砂井的長度，如結構物以地基容許沉降量作為控制，可以先決定砂井直徑及間距，并選定一個砂井長度，然后計算沉降及固結度。其結果應滿足上部結構的要求，這時的砂井長度就是需要的長度。國內其他省市有關袋裝砂井的經驗長度一般為12～15米，最長為20米。

袋裝砂井平面布置形式，目前國內外通常采用的是等邊三角形和梅花形兩種形式。

為保證袋裝砂井內滲出的水能夠順利排出，在砂井頂部鋪設30厘米的砂墊層，袋裝砂井的外露部分需埋在該層內。

在橋梁兩頭設置搭板，減少路口跳車現象。在構造物兩側的填土往往受到構造物施工的影響，一般存在著填土時間較短，壓實較為困難等問題，在設計時橋梁兩頭考慮了一定長度的搭板，對沉降量很小的樁基橋臺與路堤上大沉降量起到了一定的緩沖作用，把兩者的高差由“突變”轉化為“折變”。

搭板的一端鋪設在橋臺上，沉降很小，而另一側搭置在有一定寬度的砼或砂礫大枕梁上，呈滑動狀態，隨著路堤的沉降，搭板下會出現空洞，這種現象常導致搭板本身的破壞，因此在設計中把搭板的受力狀態，可以看成為一端固定，一端滑動的簡支梁，進行配筋設計。

4 結束語

路橋結合部堅向移位的問題，不僅僅是擺在我們面前的難題，也是目前全世界同行們研究的主題，如何來消除或控制這個移位值，目前尚無完整的理論可循，筆者撰寫此文，奉獻給各位專家。旨在拋磚引玉，如有不到之處請批評指正。

[1]朱紹益，張玲,張偉.淺談軟土地基的處理及沉降量的計算[J].水利科技與經濟，2006-05-30.