“橋頭跳車”問題研究的方法論及實驗程序

張金泉

【摘 要】 為有效解決“橋頭跳車”問題，從本質(zhì)上揭示注漿加固減少路基沉降的力學(xué)原理和土層特性進(jìn)行的科研實驗，提出了一套研究的方法論及實驗程序，來保證實驗及研究成果的準(zhǔn)確性、真實性、科學(xué)性。同時為其他路基加固方案研究提供參考。

【關(guān)鍵詞】 橋頭跳車；研究；方法論；實驗程序

"Bridgehead Bump" Research methodology and experimental procedures

Zhang Jin-quan

(Design of roads and bridges in Wenzhou Huasheng Co., Ltd Wenzhou Zhejiang 325000) 

【Abstract】 To effectively solve the "bridge jumping" issue, reveal the essence grouting reduce research laboratory characteristics of soil mechanics and foundation settlement conducted, proposed methodology and experimental study of a set of procedures to ensure that the results of experiments and research accuracy, authenticity, scientific. While providing a reference for other subgrade strengthening research programs.

【Key words】 Bridgehead Bump;Research;Methodology;Experimental procedure

1. 引言

（1）在我國沿海的地區(qū)，廣泛地分布著海相沉積的淤泥質(zhì)粘土，興建于該區(qū)軟土地基上的工程普遍面臨著工后沉降過大的問題，某些公路建成十幾年來，部分路基沉降迄今仍在不斷發(fā)展，最大沉降已超過2.0m。由于路基沉降量較大，但橋梁采用樁基礎(chǔ)，其沉降量較小，所以普遍存在“橋頭跳車”現(xiàn)象。橋頭跳車造成的危害主要表現(xiàn)在影響行車舒適性、速度、安全和增加車輛運(yùn)營費(fèi)用、公路養(yǎng)護(hù)費(fèi)用等幾個方面。

（2）通過力學(xué)分析可知，引起橋頭跳車的主要原因主要包括地基強(qiáng)度不足或上部荷載過大兩大類?，F(xiàn)有的處治方法主要有提高路基整體性、增大地基強(qiáng)度和減小軟基上部附加荷載等。在溫州部分公路對橋頭交接段路基采用了注漿法加固進(jìn)行處理，該措施取得了很好的效果，只有從本質(zhì)上揭示注漿加固減少路基沉降的力學(xué)原理和土層特性，才能為將來的路基沉降處理作出指導(dǎo)。因此，需要查明其處理后的公路路基、軟土地基的工程力學(xué)性狀，與未處理段進(jìn)行對比，分析處理效果，為今后采取更經(jīng)濟(jì)有效的方法解決“橋頭跳車”問題提供依據(jù)。

（3）對此提出了一套研究的方法論及實驗程序，來保證實驗及研究成果的準(zhǔn)確性、真實性、科學(xué)性。

2. 具體實例

2.1 溫州濱海地區(qū)代表性的路段——104 國道甌海段橋頭跳車處治（路基注漿加固）后和未處治的橋頭路基，需對注漿加固減少路基沉降的力學(xué)原理及未加固前土層進(jìn)行內(nèi)在機(jī)理對比分析研究，我們提出的一套研的究方法論及實驗程序，其主要由兩大方面內(nèi)容組成：

2.1.1 橋頭跳車路基鉆芯驗證：對原狀土鉆孔采樣；對路基土層厚度、密實度進(jìn)行動力觸探試驗及面波物理勘探試驗；對土層常規(guī)土工分析，高壓固結(jié)、滲透系數(shù)等特殊試驗。

2.2.2 橋頭跳車路基流變特性研究：在常規(guī)固結(jié)試驗的基礎(chǔ)上，專門對軟土的流變特性進(jìn)行了研究，即對軟土的固結(jié)表象后面的本質(zhì)進(jìn)行力學(xué)分析，包括兩部分：（1）分析軟土的流變特性；（2）軟土路基沉降力學(xué)分析。

2.2 方案設(shè)計目的

為橋頭跳車研究提供嚴(yán)謹(jǐn)、科學(xué)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，需嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)地質(zhì)勘察規(guī)范、土工試驗標(biāo)準(zhǔn)以及相關(guān)軟土路基流變研究規(guī)范，為今后采取更經(jīng)濟(jì)有效的方法解決“橋頭跳車”問題提供依據(jù)和技術(shù)指導(dǎo)。

2.3 具體設(shè)計方案。

2.3.1 橋頭跳車路基鉆芯驗證方案：

2.3.1.1 選取已注漿和未注漿的橋頭路基，調(diào)查現(xiàn)有路基土層地質(zhì)及注漿分布情況：

（1）查相關(guān)圖紙橋頭路基采用了壓密注漿法處理：壓密注漿均采用3.0m等距的方格網(wǎng)狀布孔，從橋頭起算，分為三個處理段，分別為的加固段，約15m；漸變段，約9m；過渡段，約20m。其中加固段注漿孔至路基基底以下10m，漸變段至基底以下7.0m，過渡段至基底以下4.0m。（見下表1及橋頭注漿現(xiàn)場照片見圖1～4）。

（2）勘察橋頭場地均位于海積平原，一般表部為厚1.0～2.0m的俗稱“硬殼層”的黏性土。一般埋深2～35m為流塑狀高壓縮性的淤泥、淤泥質(zhì)黏土，工程力學(xué)性質(zhì)差，是路基的主要壓縮層。30m以下為海相、湖相沉積的軟塑～可塑狀黏性土及前第四系地層（基巖）。

2.3.1.2 勘察工作布置：根據(jù)實際情況，鉆芯取樣橋頭只選取單一方向半幅，兩個車道范圍。具體位置詳見下表1。

表1 鉆探取樣孔分布表

序號 線路名稱 中心樁號 橋名 區(qū)域 橋頭位置 處治方法

1 104國道 K1916+454 五匯橋 溫州甌海 溫州方向 未處治

2 104國道 K1922+463 下呈二橋 溫州甌海 溫州方向 注漿加固

3 104國道 K1925+973 沈岙橋 溫州甌海 溫州方向 注漿加固

（1）勘探孔布置于加固段，本次為探查加固段、漸變段、過渡段的路基基礎(chǔ)及地基物理力學(xué)性狀，勘探孔在三個區(qū)段及未處理區(qū)均布置面波法地球物理勘探。

A.加固段為本次勘察的重點，垂直道路軸線，距橋頭約5m的位置布置勘探孔，主要考慮勘探孔不宜距橋頭太遠(yuǎn)，且路基基礎(chǔ)及地基土層又不受橋樁影響太大；在兩個車道外側(cè)邊緣線處各布一個孔，深度為原注漿深度下3米，預(yù)計孔深16m，在兩個車道中間與外部布孔4個，分兩排，排間距1.0m，孔深10米。

B.為查明加固段、漸變段、過渡段公路路基的處理效果，除所有勘探鉆孔中該段土層進(jìn)行動力觸探試驗外，在加固段進(jìn)行3個點的面波地球物理勘探，在漸變段、過渡段各進(jìn)行2個測點，同時在未經(jīng)注漿處理段進(jìn)行2點的測試，供對比分析其處理效果，以查明處理段的相對密實度。

C.為便于對比，在未進(jìn)行壓密注漿法進(jìn)行處理的橋頭，布置3個勘探孔，進(jìn)行取樣、原位測試。橫向布孔兩個車道外側(cè)邊緣線處與車道中間線各布一個孔，共一排3個孔?？碧娇咨钆c處理過橋頭同深，即勘探孔深度至路基填方以下7m，加上路基填方3.0m左右，總孔深10.0m左右。

（2）原位測試。

A.圓錐動力觸探試驗。

在路基土進(jìn)行圓錐動力觸探試驗，確定路基填土的密實度。

本次勘察在路基填土層中進(jìn)行圓錐動力觸探試驗，在經(jīng)壓密注漿處理橋頭的1/2勘探孔（另1/2勘探孔需取芯觀測）、未經(jīng)處理的橋頭其中2個勘探孔中進(jìn)行。試驗連續(xù)進(jìn)行，確定地基土的密實度。圓錐動探試驗要求記錄貫入10cm的錘擊數(shù)，預(yù)計30m。

endprint

B.面波物理勘探試驗

通過對路基加固前后及不同段（加固段、漸變段、過渡段）的面波速度等相關(guān)參數(shù)的對比，推算出不同深度介質(zhì)的性質(zhì)，來推斷其加固效果。單個橋頭預(yù)計布置面波測點9個。其中路基加固前測試點2個，路基加固后加固段3個，漸變段2個，過渡段2個，共計9個測點。

（3）原狀土取樣。

均為原狀土鉆孔，土層每1米內(nèi)取一只原狀土樣。共取原狀土樣157件。

采用薄壁取土器，取樣、包裝、運(yùn)輸過程中，只要小心認(rèn)真操作，擾動較小，試驗指標(biāo)可靠。進(jìn)場前均選取全新、質(zhì)量可靠的土樣盒和取樣器。

（4）室內(nèi)土工試驗。

A.常規(guī)試驗。

全部土樣均需進(jìn)行常規(guī)土試分析，測定或計算天然含水量(W)、天然容重(γ)、比重(D)、孔隙比(e)、液限(WL)、塑限(WP)、液性指數(shù)(IL)、塑性指數(shù)(IP)、壓縮系數(shù)(a1-2)、壓縮模量(Es)等。

根據(jù)路基土的工況條件，本次常規(guī)土樣均做固結(jié)快剪指標(biāo)(c、)。

B.特殊試驗。

分層每層增做8組高壓固結(jié)、滲透系數(shù)（KV、Kh）等特殊試驗，組各約32組，另外每層8件，共32件土樣送浙江大學(xué)，供其做流變等試驗。

（5）測量。

A.定點放樣。

勘探孔在施工前進(jìn)行定點放樣。勘探孔放樣可以橋樁及其坐標(biāo)值為基準(zhǔn)，按照各勘探孔的設(shè)計坐標(biāo)值采用SET500全站儀進(jìn)行測量放樣。

B.標(biāo)高測定。

所有勘探孔均按橋臺為基準(zhǔn)（若有高程控制點則按其引測），進(jìn)行孔口標(biāo)高測量，回路閉合差滿足測量精度要求（±40√L mm）。

2.3.1.3 勘察預(yù)計工作量。

根據(jù)以上勘察工作安排，其勘察工作量預(yù)計如下表2。

表2 預(yù)計工作量一覽表

鉆孔 原位測試 孔數(shù) 進(jìn)尺 重型動探試驗 面波地球

物理勘探

個 米 米 測點

19 214 30 9

測量 取原狀土樣 室內(nèi)試驗

孔數(shù) 臺班 測地下水位 常規(guī)試驗 滲透 高壓固結(jié)

個 個 次 組 組 組 組

19 3 19 157 125 32 32

2.3.1.4 勘探關(guān)鍵技術(shù)及質(zhì)量保證措施。

（1）鉆探。

采用XY-1B型立軸回轉(zhuǎn)式油壓巖芯鉆機(jī)，適用于各種地層，鉆進(jìn)最大深度為 100m。采用普通合金鉆頭(110～130mm)，雙套活塞巖芯管泥漿護(hù)壁鉆進(jìn)，孔徑不小于110mm，確保原狀土樣采取。全孔連續(xù)取芯，本次鉆探以保證取樣為主，回次進(jìn)尺保證取樣為前提。路基填土回次進(jìn)尺控制在0.5m內(nèi)，主要配合動探試驗，并且認(rèn)真觀察記錄，準(zhǔn)確判定路基底板與地基土分界面。巖芯采取率保證在90%以上。 

（2）原狀土取樣。

A.對于軟塑和流塑狀態(tài)黏性土采用取土器靜壓法取樣。土樣規(guī)格110mm，L=300mm。

B.土樣取出后及時蠟封，以防濕度變化。蠟封后及時貼上標(biāo)簽，以免混淆。土樣封蠟后及時貯存于室內(nèi)，并采取必要的防護(hù)措施。

C.采用上、下帶彈簧壓板的專用土樣桶運(yùn)輸土樣以減少擾動，土樣采取后至試驗前的存放時間不超過2天。

（3）圓錐動力觸探試驗。

在路基土進(jìn)行圓錐動力觸探試驗，確定路基填土的密實度。圓錐動探試驗技術(shù)要求應(yīng)符合《GB50021-2001》規(guī)范要求，記錄每貫入10cm的錘擊數(shù)，每次連續(xù)不超過50cm，采用鉆具清除孔渣土后再次進(jìn)行錘擊試驗。并且試驗時認(rèn)真觀測，當(dāng)貫入度突然增大時，及時記錄，以配合查清路基底板深度。

（4）室內(nèi)土工實驗。

按照《土工試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T50123-1999）規(guī)范要求的操作程序執(zhí)行。

（5）現(xiàn)場安全措施及場地恢復(fù)（略）。

2.3.2 橋頭跳車路基流變特性研究：

2.3.2.1 根據(jù)橋頭跳車路基鉆芯驗證方案的現(xiàn)場取樣及相關(guān)實驗成果的基礎(chǔ)上，進(jìn)行橋頭跳車路基流變特性研究，其包含以下兩部分：一、分析軟土的流變特性；二、軟土路基沉降力學(xué)分析。

（1）流變試驗——分析軟土的流變特性：

A.開展軟土的流變剪切和壓縮特性研究。通過流變試驗，研究橋頭處治后不同深度的軟土層的流變特性分布規(guī)律，并且與未處治橋頭進(jìn)行對比。

B.通過對比處治和未處治橋頭軟土地基的流變閥值的差異，分析流變特性對產(chǎn)生橋頭跳車的影響，揭示產(chǎn)生橋頭跳車的原因，為經(jīng)濟(jì)合理地提出對橋頭處治的施工設(shè)計要求提供科學(xué)指導(dǎo)。

（2）力學(xué)分析——軟土路基沉降力學(xué)分析：

A.開展物理特性分析，通過分析對比處治與未處治軟土地基流變特性的變化，分析注漿量對流變閥值的影響，同時分析注漿處治后漿液與原軟土結(jié)合情況，為使用注漿工藝治理橋頭跳車問題提供理論依據(jù)。

B.經(jīng)驗得知：注漿以前，由于路基的松散特性，軟土地基受到集中載荷的影響較大。通過注漿有效地提高了路基的整體特性，使集中載荷均布化，有效地減小了局部沉降。所以，需要通過數(shù)值計算，定量地分析注漿對提高路基整體性的影響，即分析注漿前后軟土地基的受力差異，為利用注漿技術(shù)來治理橋頭跳車技術(shù)做出科學(xué)指導(dǎo)。

2.3.2.2 研究方案。

A.根據(jù)軟土的分層流變特性。每層土取樣不少于7個，試驗采用分級加載的方式進(jìn)行。為了得到試樣在分別加載時的流變曲線，需要在分級加載試驗數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行分析，得到分別加載流變曲線。每級加載擬作用7天時間，若7天內(nèi)24小時內(nèi)變形已經(jīng)小于0.005 mm，則停止加載；若7天時24小時內(nèi)變形大于0.005 mm，則繼續(xù)加載至24小時內(nèi)變形小于0.005 mm為止。

B.根據(jù)流變試驗結(jié)果繪制應(yīng)力應(yīng)變曲線；通過數(shù)據(jù)擬合，提出適合溫州地區(qū)的軟土流變模型；通過反演方法確定模型參數(shù)。同時繪制應(yīng)變時間曲線，求出處治后與未處治軟土地基的流變閥值差異。

C.對于采用注漿處治的軟土地基，通過分析注漿后與未注漿軟土地基的流變特性差異，揭示注漿對流變特性，特別是流變閥值的影響機(jī)制；同時通過分析注漿后軟土承受的壓力與軟土流變閥值的相對大小關(guān)系，分析注漿工藝對處理橋頭跳車問題的合理性，提出經(jīng)濟(jì)合理地注漿的操作標(biāo)準(zhǔn)。

D.利用鉆芯驗證提供的基本參數(shù)，結(jié)合流變實驗得到的軟土地基流變模型，通過數(shù)值建模和力學(xué)計算，分析注漿對提高路基整體性的作用，求得軟土地基所承受上部載荷與軟土地基流變閥值的相對大小關(guān)系，揭示注漿控制橋頭跳車的力學(xué)機(jī)理。

2.3.2.3 擬解決的關(guān)鍵技術(shù)問題。

A.軟土地基處治前后流變特性的變化，特別是流變閥值的變化；

B.路基整體性的控制。

2.3.2.4 主要創(chuàng)新性。

A.提出了軟土地基固結(jié)完成后繼續(xù)沉降的溫州地區(qū)流變閥值模型；

B.揭示了利用控制路基整體性來有效降低局部載荷的力學(xué)機(jī)理。

2.3.2.5 預(yù)期成果。

通過流變試驗和力學(xué)計算分析，探討產(chǎn)生橋頭跳車的本質(zhì)原因；提出具有地區(qū)性特色的流變模型和流變閥值；判斷現(xiàn)有處治方式的經(jīng)濟(jì)合理性；為將來的橋頭跳車處治提供科學(xué)依據(jù)，以及橋頭跳車防治提供技術(shù)指導(dǎo)。

2.3.3 勘察交通組織及科研工期。

（1）勘察交通組織：為保證原狀土取樣等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的科學(xué)性，建議需勘測的半幅路基封閉交通，另外半幅進(jìn)行限速雙向交通。

（2）項目科學(xué)研究合理工期24個月。

3. 結(jié)語

通過規(guī)范的現(xiàn)場鉆芯驗證及嚴(yán)謹(jǐn)?shù)能浲亮髯儗嶒灐⒘W(xué)分析等的一套方法論及實驗程序，以最大化的保證實驗及研究成果的準(zhǔn)確性、真實性、科學(xué)性，為今后采取更經(jīng)濟(jì)有效的方法解決“橋頭跳車”問題提供依據(jù)和技術(shù)指導(dǎo)。同時對軟土路基其他加固方案研究提供參考。

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參考文獻(xiàn)

［1］ 《土工試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 50123-1999）.

［2］ 《公路軟土基路堤設(shè)計與施工規(guī)范》（JTJ 071-96） .

［3］ 《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》（JTJ 041-2000）.

［4］ 《公路工程地質(zhì)勘察規(guī)范》(JTG C20-2011).

［5］ 李興照?飽和軟粘土的流變和循環(huán)流變特性研究?同濟(jì)大學(xué)土木工程學(xué)院/博士論文，2005.08.

［6］ 范志雄?軟土的流變性質(zhì)及其對基坑工程性能的影響分析?汕頭大學(xué)結(jié)構(gòu)工程學(xué)院/碩士論文，2010.05.

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［文章編號］1619-2737（2014）07-10-001

endprint

B.面波物理勘探試驗

通過對路基加固前后及不同段（加固段、漸變段、過渡段）的面波速度等相關(guān)參數(shù)的對比，推算出不同深度介質(zhì)的性質(zhì)，來推斷其加固效果。單個橋頭預(yù)計布置面波測點9個。其中路基加固前測試點2個，路基加固后加固段3個，漸變段2個，過渡段2個，共計9個測點。

（3）原狀土取樣。

均為原狀土鉆孔，土層每1米內(nèi)取一只原狀土樣。共取原狀土樣157件。

采用薄壁取土器，取樣、包裝、運(yùn)輸過程中，只要小心認(rèn)真操作，擾動較小，試驗指標(biāo)可靠。進(jìn)場前均選取全新、質(zhì)量可靠的土樣盒和取樣器。

（4）室內(nèi)土工試驗。

A.常規(guī)試驗。

全部土樣均需進(jìn)行常規(guī)土試分析，測定或計算天然含水量(W)、天然容重(γ)、比重(D)、孔隙比(e)、液限(WL)、塑限(WP)、液性指數(shù)(IL)、塑性指數(shù)(IP)、壓縮系數(shù)(a1-2)、壓縮模量(Es)等。

根據(jù)路基土的工況條件，本次常規(guī)土樣均做固結(jié)快剪指標(biāo)(c、)。

B.特殊試驗。

分層每層增做8組高壓固結(jié)、滲透系數(shù)（KV、Kh）等特殊試驗，組各約32組，另外每層8件，共32件土樣送浙江大學(xué)，供其做流變等試驗。

（5）測量。

A.定點放樣。

勘探孔在施工前進(jìn)行定點放樣。勘探孔放樣可以橋樁及其坐標(biāo)值為基準(zhǔn)，按照各勘探孔的設(shè)計坐標(biāo)值采用SET500全站儀進(jìn)行測量放樣。

B.標(biāo)高測定。

所有勘探孔均按橋臺為基準(zhǔn)（若有高程控制點則按其引測），進(jìn)行孔口標(biāo)高測量，回路閉合差滿足測量精度要求（±40√L mm）。

2.3.1.3 勘察預(yù)計工作量。

根據(jù)以上勘察工作安排，其勘察工作量預(yù)計如下表2。

表2 預(yù)計工作量一覽表

鉆孔 原位測試 孔數(shù) 進(jìn)尺 重型動探試驗 面波地球

物理勘探

個 米 米 測點

19 214 30 9

測量 取原狀土樣 室內(nèi)試驗

孔數(shù) 臺班 測地下水位 常規(guī)試驗 滲透 高壓固結(jié)

個 個 次 組 組 組 組

19 3 19 157 125 32 32

2.3.1.4 勘探關(guān)鍵技術(shù)及質(zhì)量保證措施。

（1）鉆探。

采用XY-1B型立軸回轉(zhuǎn)式油壓巖芯鉆機(jī)，適用于各種地層，鉆進(jìn)最大深度為 100m。采用普通合金鉆頭(110～130mm)，雙套活塞巖芯管泥漿護(hù)壁鉆進(jìn)，孔徑不小于110mm，確保原狀土樣采取。全孔連續(xù)取芯，本次鉆探以保證取樣為主，回次進(jìn)尺保證取樣為前提。路基填土回次進(jìn)尺控制在0.5m內(nèi)，主要配合動探試驗，并且認(rèn)真觀察記錄，準(zhǔn)確判定路基底板與地基土分界面。巖芯采取率保證在90%以上。 

（2）原狀土取樣。

A.對于軟塑和流塑狀態(tài)黏性土采用取土器靜壓法取樣。土樣規(guī)格110mm，L=300mm。

B.土樣取出后及時蠟封，以防濕度變化。蠟封后及時貼上標(biāo)簽，以免混淆。土樣封蠟后及時貯存于室內(nèi)，并采取必要的防護(hù)措施。

C.采用上、下帶彈簧壓板的專用土樣桶運(yùn)輸土樣以減少擾動，土樣采取后至試驗前的存放時間不超過2天。

（3）圓錐動力觸探試驗。

在路基土進(jìn)行圓錐動力觸探試驗，確定路基填土的密實度。圓錐動探試驗技術(shù)要求應(yīng)符合《GB50021-2001》規(guī)范要求，記錄每貫入10cm的錘擊數(shù)，每次連續(xù)不超過50cm，采用鉆具清除孔渣土后再次進(jìn)行錘擊試驗。并且試驗時認(rèn)真觀測，當(dāng)貫入度突然增大時，及時記錄，以配合查清路基底板深度。

（4）室內(nèi)土工實驗。

按照《土工試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T50123-1999）規(guī)范要求的操作程序執(zhí)行。

（5）現(xiàn)場安全措施及場地恢復(fù)（略）。

2.3.2 橋頭跳車路基流變特性研究：

2.3.2.1 根據(jù)橋頭跳車路基鉆芯驗證方案的現(xiàn)場取樣及相關(guān)實驗成果的基礎(chǔ)上，進(jìn)行橋頭跳車路基流變特性研究，其包含以下兩部分：一、分析軟土的流變特性；二、軟土路基沉降力學(xué)分析。

（1）流變試驗——分析軟土的流變特性：

A.開展軟土的流變剪切和壓縮特性研究。通過流變試驗，研究橋頭處治后不同深度的軟土層的流變特性分布規(guī)律，并且與未處治橋頭進(jìn)行對比。

B.通過對比處治和未處治橋頭軟土地基的流變閥值的差異，分析流變特性對產(chǎn)生橋頭跳車的影響，揭示產(chǎn)生橋頭跳車的原因，為經(jīng)濟(jì)合理地提出對橋頭處治的施工設(shè)計要求提供科學(xué)指導(dǎo)。

（2）力學(xué)分析——軟土路基沉降力學(xué)分析：

A.開展物理特性分析，通過分析對比處治與未處治軟土地基流變特性的變化，分析注漿量對流變閥值的影響，同時分析注漿處治后漿液與原軟土結(jié)合情況，為使用注漿工藝治理橋頭跳車問題提供理論依據(jù)。

B.經(jīng)驗得知：注漿以前，由于路基的松散特性，軟土地基受到集中載荷的影響較大。通過注漿有效地提高了路基的整體特性，使集中載荷均布化，有效地減小了局部沉降。所以，需要通過數(shù)值計算，定量地分析注漿對提高路基整體性的影響，即分析注漿前后軟土地基的受力差異，為利用注漿技術(shù)來治理橋頭跳車技術(shù)做出科學(xué)指導(dǎo)。

2.3.2.2 研究方案。

A.根據(jù)軟土的分層流變特性。每層土取樣不少于7個，試驗采用分級加載的方式進(jìn)行。為了得到試樣在分別加載時的流變曲線，需要在分級加載試驗數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行分析，得到分別加載流變曲線。每級加載擬作用7天時間，若7天內(nèi)24小時內(nèi)變形已經(jīng)小于0.005 mm，則停止加載；若7天時24小時內(nèi)變形大于0.005 mm，則繼續(xù)加載至24小時內(nèi)變形小于0.005 mm為止。

B.根據(jù)流變試驗結(jié)果繪制應(yīng)力應(yīng)變曲線；通過數(shù)據(jù)擬合，提出適合溫州地區(qū)的軟土流變模型；通過反演方法確定模型參數(shù)。同時繪制應(yīng)變時間曲線，求出處治后與未處治軟土地基的流變閥值差異。

C.對于采用注漿處治的軟土地基，通過分析注漿后與未注漿軟土地基的流變特性差異，揭示注漿對流變特性，特別是流變閥值的影響機(jī)制；同時通過分析注漿后軟土承受的壓力與軟土流變閥值的相對大小關(guān)系，分析注漿工藝對處理橋頭跳車問題的合理性，提出經(jīng)濟(jì)合理地注漿的操作標(biāo)準(zhǔn)。

D.利用鉆芯驗證提供的基本參數(shù)，結(jié)合流變實驗得到的軟土地基流變模型，通過數(shù)值建模和力學(xué)計算，分析注漿對提高路基整體性的作用，求得軟土地基所承受上部載荷與軟土地基流變閥值的相對大小關(guān)系，揭示注漿控制橋頭跳車的力學(xué)機(jī)理。

2.3.2.3 擬解決的關(guān)鍵技術(shù)問題。

A.軟土地基處治前后流變特性的變化，特別是流變閥值的變化；

B.路基整體性的控制。

2.3.2.4 主要創(chuàng)新性。

A.提出了軟土地基固結(jié)完成后繼續(xù)沉降的溫州地區(qū)流變閥值模型；

B.揭示了利用控制路基整體性來有效降低局部載荷的力學(xué)機(jī)理。

2.3.2.5 預(yù)期成果。

通過流變試驗和力學(xué)計算分析，探討產(chǎn)生橋頭跳車的本質(zhì)原因；提出具有地區(qū)性特色的流變模型和流變閥值；判斷現(xiàn)有處治方式的經(jīng)濟(jì)合理性；為將來的橋頭跳車處治提供科學(xué)依據(jù)，以及橋頭跳車防治提供技術(shù)指導(dǎo)。

2.3.3 勘察交通組織及科研工期。

（1）勘察交通組織：為保證原狀土取樣等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的科學(xué)性，建議需勘測的半幅路基封閉交通，另外半幅進(jìn)行限速雙向交通。

（2）項目科學(xué)研究合理工期24個月。

3. 結(jié)語

通過規(guī)范的現(xiàn)場鉆芯驗證及嚴(yán)謹(jǐn)?shù)能浲亮髯儗嶒灐⒘W(xué)分析等的一套方法論及實驗程序，以最大化的保證實驗及研究成果的準(zhǔn)確性、真實性、科學(xué)性，為今后采取更經(jīng)濟(jì)有效的方法解決“橋頭跳車”問題提供依據(jù)和技術(shù)指導(dǎo)。同時對軟土路基其他加固方案研究提供參考。

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參考文獻(xiàn)

［1］ 《土工試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 50123-1999）.

［2］ 《公路軟土基路堤設(shè)計與施工規(guī)范》（JTJ 071-96） .

［3］ 《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》（JTJ 041-2000）.

［4］ 《公路工程地質(zhì)勘察規(guī)范》(JTG C20-2011).

［5］ 李興照?飽和軟粘土的流變和循環(huán)流變特性研究?同濟(jì)大學(xué)土木工程學(xué)院/博士論文，2005.08.

［6］ 范志雄?軟土的流變性質(zhì)及其對基坑工程性能的影響分析?汕頭大學(xué)結(jié)構(gòu)工程學(xué)院/碩士論文，2010.05.

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［文章編號］1619-2737（2014）07-10-001

endprint

B.面波物理勘探試驗

通過對路基加固前后及不同段（加固段、漸變段、過渡段）的面波速度等相關(guān)參數(shù)的對比，推算出不同深度介質(zhì)的性質(zhì)，來推斷其加固效果。單個橋頭預(yù)計布置面波測點9個。其中路基加固前測試點2個，路基加固后加固段3個，漸變段2個，過渡段2個，共計9個測點。

（3）原狀土取樣。

均為原狀土鉆孔，土層每1米內(nèi)取一只原狀土樣。共取原狀土樣157件。

采用薄壁取土器，取樣、包裝、運(yùn)輸過程中，只要小心認(rèn)真操作，擾動較小，試驗指標(biāo)可靠。進(jìn)場前均選取全新、質(zhì)量可靠的土樣盒和取樣器。

（4）室內(nèi)土工試驗。

A.常規(guī)試驗。

全部土樣均需進(jìn)行常規(guī)土試分析，測定或計算天然含水量(W)、天然容重(γ)、比重(D)、孔隙比(e)、液限(WL)、塑限(WP)、液性指數(shù)(IL)、塑性指數(shù)(IP)、壓縮系數(shù)(a1-2)、壓縮模量(Es)等。

根據(jù)路基土的工況條件，本次常規(guī)土樣均做固結(jié)快剪指標(biāo)(c、)。

B.特殊試驗。

分層每層增做8組高壓固結(jié)、滲透系數(shù)（KV、Kh）等特殊試驗，組各約32組，另外每層8件，共32件土樣送浙江大學(xué)，供其做流變等試驗。

（5）測量。

A.定點放樣。

勘探孔在施工前進(jìn)行定點放樣?？碧娇追艠涌梢詷驑都捌渥鴺?biāo)值為基準(zhǔn)，按照各勘探孔的設(shè)計坐標(biāo)值采用SET500全站儀進(jìn)行測量放樣。

B.標(biāo)高測定。

所有勘探孔均按橋臺為基準(zhǔn)（若有高程控制點則按其引測），進(jìn)行孔口標(biāo)高測量，回路閉合差滿足測量精度要求（±40√L mm）。

2.3.1.3 勘察預(yù)計工作量。

根據(jù)以上勘察工作安排，其勘察工作量預(yù)計如下表2。

表2 預(yù)計工作量一覽表

鉆孔 原位測試 孔數(shù) 進(jìn)尺 重型動探試驗 面波地球

物理勘探

個 米 米 測點

19 214 30 9

測量 取原狀土樣 室內(nèi)試驗

孔數(shù) 臺班 測地下水位 常規(guī)試驗 滲透 高壓固結(jié)

個 個 次 組 組 組 組

19 3 19 157 125 32 32

2.3.1.4 勘探關(guān)鍵技術(shù)及質(zhì)量保證措施。

（1）鉆探。

采用XY-1B型立軸回轉(zhuǎn)式油壓巖芯鉆機(jī)，適用于各種地層，鉆進(jìn)最大深度為 100m。采用普通合金鉆頭(110～130mm)，雙套活塞巖芯管泥漿護(hù)壁鉆進(jìn)，孔徑不小于110mm，確保原狀土樣采取。全孔連續(xù)取芯，本次鉆探以保證取樣為主，回次進(jìn)尺保證取樣為前提。路基填土回次進(jìn)尺控制在0.5m內(nèi)，主要配合動探試驗，并且認(rèn)真觀察記錄，準(zhǔn)確判定路基底板與地基土分界面。巖芯采取率保證在90%以上。 

（2）原狀土取樣。

A.對于軟塑和流塑狀態(tài)黏性土采用取土器靜壓法取樣。土樣規(guī)格110mm，L=300mm。

B.土樣取出后及時蠟封，以防濕度變化。蠟封后及時貼上標(biāo)簽，以免混淆。土樣封蠟后及時貯存于室內(nèi)，并采取必要的防護(hù)措施。

C.采用上、下帶彈簧壓板的專用土樣桶運(yùn)輸土樣以減少擾動，土樣采取后至試驗前的存放時間不超過2天。

（3）圓錐動力觸探試驗。

在路基土進(jìn)行圓錐動力觸探試驗，確定路基填土的密實度。圓錐動探試驗技術(shù)要求應(yīng)符合《GB50021-2001》規(guī)范要求，記錄每貫入10cm的錘擊數(shù)，每次連續(xù)不超過50cm，采用鉆具清除孔渣土后再次進(jìn)行錘擊試驗。并且試驗時認(rèn)真觀測，當(dāng)貫入度突然增大時，及時記錄，以配合查清路基底板深度。

（4）室內(nèi)土工實驗。

按照《土工試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T50123-1999）規(guī)范要求的操作程序執(zhí)行。

（5）現(xiàn)場安全措施及場地恢復(fù)（略）。

2.3.2 橋頭跳車路基流變特性研究：

2.3.2.1 根據(jù)橋頭跳車路基鉆芯驗證方案的現(xiàn)場取樣及相關(guān)實驗成果的基礎(chǔ)上，進(jìn)行橋頭跳車路基流變特性研究，其包含以下兩部分：一、分析軟土的流變特性；二、軟土路基沉降力學(xué)分析。

（1）流變試驗——分析軟土的流變特性：

A.開展軟土的流變剪切和壓縮特性研究。通過流變試驗，研究橋頭處治后不同深度的軟土層的流變特性分布規(guī)律，并且與未處治橋頭進(jìn)行對比。

B.通過對比處治和未處治橋頭軟土地基的流變閥值的差異，分析流變特性對產(chǎn)生橋頭跳車的影響，揭示產(chǎn)生橋頭跳車的原因，為經(jīng)濟(jì)合理地提出對橋頭處治的施工設(shè)計要求提供科學(xué)指導(dǎo)。

（2）力學(xué)分析——軟土路基沉降力學(xué)分析：

A.開展物理特性分析，通過分析對比處治與未處治軟土地基流變特性的變化，分析注漿量對流變閥值的影響，同時分析注漿處治后漿液與原軟土結(jié)合情況，為使用注漿工藝治理橋頭跳車問題提供理論依據(jù)。

B.經(jīng)驗得知：注漿以前，由于路基的松散特性，軟土地基受到集中載荷的影響較大。通過注漿有效地提高了路基的整體特性，使集中載荷均布化，有效地減小了局部沉降。所以，需要通過數(shù)值計算，定量地分析注漿對提高路基整體性的影響，即分析注漿前后軟土地基的受力差異，為利用注漿技術(shù)來治理橋頭跳車技術(shù)做出科學(xué)指導(dǎo)。

2.3.2.2 研究方案。

A.根據(jù)軟土的分層流變特性。每層土取樣不少于7個，試驗采用分級加載的方式進(jìn)行。為了得到試樣在分別加載時的流變曲線，需要在分級加載試驗數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行分析，得到分別加載流變曲線。每級加載擬作用7天時間，若7天內(nèi)24小時內(nèi)變形已經(jīng)小于0.005 mm，則停止加載；若7天時24小時內(nèi)變形大于0.005 mm，則繼續(xù)加載至24小時內(nèi)變形小于0.005 mm為止。

B.根據(jù)流變試驗結(jié)果繪制應(yīng)力應(yīng)變曲線；通過數(shù)據(jù)擬合，提出適合溫州地區(qū)的軟土流變模型；通過反演方法確定模型參數(shù)。同時繪制應(yīng)變時間曲線，求出處治后與未處治軟土地基的流變閥值差異。

C.對于采用注漿處治的軟土地基，通過分析注漿后與未注漿軟土地基的流變特性差異，揭示注漿對流變特性，特別是流變閥值的影響機(jī)制；同時通過分析注漿后軟土承受的壓力與軟土流變閥值的相對大小關(guān)系，分析注漿工藝對處理橋頭跳車問題的合理性，提出經(jīng)濟(jì)合理地注漿的操作標(biāo)準(zhǔn)。

D.利用鉆芯驗證提供的基本參數(shù)，結(jié)合流變實驗得到的軟土地基流變模型，通過數(shù)值建模和力學(xué)計算，分析注漿對提高路基整體性的作用，求得軟土地基所承受上部載荷與軟土地基流變閥值的相對大小關(guān)系，揭示注漿控制橋頭跳車的力學(xué)機(jī)理。

2.3.2.3 擬解決的關(guān)鍵技術(shù)問題。

A.軟土地基處治前后流變特性的變化，特別是流變閥值的變化；

B.路基整體性的控制。

2.3.2.4 主要創(chuàng)新性。

A.提出了軟土地基固結(jié)完成后繼續(xù)沉降的溫州地區(qū)流變閥值模型；

B.揭示了利用控制路基整體性來有效降低局部載荷的力學(xué)機(jī)理。

2.3.2.5 預(yù)期成果。

通過流變試驗和力學(xué)計算分析，探討產(chǎn)生橋頭跳車的本質(zhì)原因；提出具有地區(qū)性特色的流變模型和流變閥值；判斷現(xiàn)有處治方式的經(jīng)濟(jì)合理性；為將來的橋頭跳車處治提供科學(xué)依據(jù)，以及橋頭跳車防治提供技術(shù)指導(dǎo)。

2.3.3 勘察交通組織及科研工期。

（1）勘察交通組織：為保證原狀土取樣等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的科學(xué)性，建議需勘測的半幅路基封閉交通，另外半幅進(jìn)行限速雙向交通。

（2）項目科學(xué)研究合理工期24個月。

3. 結(jié)語

通過規(guī)范的現(xiàn)場鉆芯驗證及嚴(yán)謹(jǐn)?shù)能浲亮髯儗嶒?、力學(xué)分析等的一套方法論及實驗程序，以最大化的保證實驗及研究成果的準(zhǔn)確性、真實性、科學(xué)性，為今后采取更經(jīng)濟(jì)有效的方法解決“橋頭跳車”問題提供依據(jù)和技術(shù)指導(dǎo)。同時對軟土路基其他加固方案研究提供參考。

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參考文獻(xiàn)

［1］ 《土工試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 50123-1999）.

［2］ 《公路軟土基路堤設(shè)計與施工規(guī)范》（JTJ 071-96） .

［3］ 《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》（JTJ 041-2000）.

［4］ 《公路工程地質(zhì)勘察規(guī)范》(JTG C20-2011).

［5］ 李興照?飽和軟粘土的流變和循環(huán)流變特性研究?同濟(jì)大學(xué)土木工程學(xué)院/博士論文，2005.08.

［6］ 范志雄?軟土的流變性質(zhì)及其對基坑工程性能的影響分析?汕頭大學(xué)結(jié)構(gòu)工程學(xué)院/碩士論文，2010.05.

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［文章編號］1619-2737（2014）07-10-001

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