軟基沉降監測及處理技術研究

郭 策，王立峰，陳小樂，張麗喆

(東北林業大學土木工程學院)

1 引 言

預應力混凝土管樁處理法被廣泛應用于公路擴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，還能夠有效防止在擴建工程中新舊路基因不均勻沉降引起的縱向裂縫的出現。相比于其他樁處理軟基的方法，預應力混凝土管樁能夠充分發揮樁體與土體之間協同承受荷載的能力，形成的復合地基顯著提高軟土地基的承載能力，預應力混凝土管樁的樁土荷載分擔比會更大。

高速公路建設的高要求、軟基處理技術的進步及管理人員認知水平的提高，使軟土地基的監控工作越來越受到重視。軟基監控工作的主要內容與目的是通過一定的測試手段了解軟基的變形情況，附加監控土體的穩定狀況，從而提前對路基的施工及運營過程中的變形及穩定性加以控制。總體來說，軟土地基的沉降監測有以下幾個意義:

(1)監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定;

(2)對運營階段的路基沉降進行預測，保證沉降在設計范圍內;

(3)對設計與施工過程中遇到的難題進行解決，為軟基處理方法的推廣作基礎。

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，擴建工程將全線擴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)擴建工程第二合同段。起點樁號為K1069 +278，終點樁號為K1084+478，主線全長15.2 km。軟基處理包括水泥攪拌樁和預應力混凝土管樁，在K1069 +830 ～K1082 +908 段做首件預應力混凝土管樁，該文主要研究預應力混凝土管樁處理方法。

3 預應力混凝土管樁軟基處理方案

預應力混凝土管樁樁頂設置C30混凝土樁帽，尺寸1.0 ×1.4 ×0.3 m，中間設置2 層鋼筋網，在托板下設置直徑28 mm、5 cm 厚鋼板，樁長為16 m，使用錘擊樁機。施工流程為:施工放樣—樁機選擇就位—起吊預制樁—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，經改造后變為寬度35.5 m 的六車道高速公路。結合工程實際采用臺階開挖方式，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的臺階。

4 路基填土沉降監測方法

路基沉降觀測斷面的設置及觀測斷面的觀測內容根據沉降控制要求、地形地質條件、地基處理方法、路堤高度等具體情況并結合施工工期確定，同時還需根據施工核對的地質、地形等情況調整或增設。

軟土地基通過預應力混凝土管樁加固處理完成后，在路基填筑施工前應該埋設剖面沉降管，剖面沉降管為了適應土體豎向變形的要求采用專用塑料硬管，沉降管斷口緊密結合，不留縫隙，同時要求導管中的十字導槽順直。埋設過程中首先在路基褥墊層開設凹槽，寬度應適應沉降管的埋設，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，最后應做好沉降管兩端的防護工作。剖面沉降管中埋入沉降儀探頭，并按要求間距一次讀數，按照規范要求，起始端管口標高采用國家二等精密水準測量。

路基的剖面沉降管在地基經過預應力混凝土管樁加固完畢后開始埋設，路基墊層填土0.6 m 壓實，在路基的褥墊層上根據沉降管的尺寸開設凹槽，寬度一般為20 ～30 cm，深度達到地基加固層頂面，凹槽底部填充0.2 m 厚的中粗砂進行找平，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，使之與碾壓層持平。為了保護沉降管，在沉降管埋設完畢后，兩端設置混凝土保護墩，尺寸為0.5 m×0.5 m×0.95 m。然后在沉降管的一側設置用C20 混凝土澆筑監測樁，尺寸為0.5 m ×0.5 m ×1.6 m，在監測樁的頂部埋設測頭，使用鋼筋混凝土保護盒對監測樁及沉降管管口進行保護。沉降監測管共計33 根，在上一層填料碾壓密實后，連續觀測幾天，將此時的穩定度數作為初始讀數，之后觀測均以此數為基準。

5 沉降監測數據分析

對軟基路段進行沉降觀測，首先根據軟基的實際情況進行計算分析，并對觀測的數據進行檢查，查看觀測限差是否符合設計要求，然后對監測數據進行整理總結，選擇適合的方法繪制沉降觀測圖形，直觀反映數據的客觀規律，對軟土地基沉降做出準確預測。各斷面累計沉降量及沉降速率如圖1 與表1 所示。

表1 各階段沉降觀測點變化速率

圖1 各斷面測點累計沉降量

從圖3 和表1 的各斷面監測數據來看，路基在填土、碾壓密實以及應力重新自平衡過程中，均出現了不同程度的下沉現象。沉降速率比較平緩，沒有發生突變。其中，累計變化量最大值為15.31 mm，斷面樁號K1082 +908，滿足設計要求，說明預應力混凝土管樁在軟基處理上起到了很明顯的作用。

6 結 語

(1)經過預應力混凝土管樁處理軟土地基，明顯提高復合地基的承載能力，累計沉降量最大值為15.31 mm，最大沉降變化速率為0.24 mm/d，滿足設計要求。

(2)預應力混凝土管樁復合地基的荷載主要由樁體承擔，沉降具有瞬時性。施工應注意沉樁對周圍構造物的影響，特別是路基擴建工程。

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［4］先張法預應力混凝土管樁(GB13476－2009)［S］.