國(guó)道軟基處理及觀測(cè)技術(shù)研究

王耀葆+姚戰(zhàn)文

【摘 要】近些年來(lái)我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，快遞業(yè)隨之也得到了充分發(fā)展。公路交通作為經(jīng)濟(jì)發(fā)展主要?jiǎng)用}承擔(dān)了大量交通運(yùn)輸任務(wù)，國(guó)道是我國(guó)現(xiàn)階段公路運(yùn)輸主要交通形式。作為一個(gè)整體系統(tǒng)性構(gòu)筑物，國(guó)道對(duì)公路地基承載力要求較高。在一些軟土地區(qū)，國(guó)道地基需經(jīng)系統(tǒng)化處理才可滿足地基對(duì)承載力的要求。本文通過(guò)對(duì)國(guó)道軟土地基理論研究，并結(jié)合實(shí)際工程中有關(guān)國(guó)道軟基處理施工總結(jié)的經(jīng)驗(yàn)對(duì)國(guó)道軟基處理與觀測(cè)技術(shù)進(jìn)行了幾點(diǎn)研究：（1）對(duì)現(xiàn)有國(guó)道軟基處理及觀測(cè)技術(shù)進(jìn)行相應(yīng)理論性研究，并分析總結(jié)各處理技術(shù)及觀測(cè)技術(shù)各方面優(yōu)劣性；（2）在對(duì)軟基處理及觀測(cè)技術(shù)進(jìn)行相應(yīng)理論研究的基礎(chǔ)上，通過(guò)實(shí)際工作中經(jīng)驗(yàn)總結(jié)對(duì)現(xiàn)有的國(guó)道工程使用的軟基處理及觀測(cè)技術(shù)進(jìn)行相應(yīng)改進(jìn)，并將改進(jìn)措施進(jìn)行總結(jié)分析；（3）利用相關(guān)有限元分析軟件并結(jié)合試驗(yàn)驗(yàn)證相結(jié)合的方法對(duì)改進(jìn)后的軟基處理及觀測(cè)技術(shù)進(jìn)行驗(yàn)證。

【關(guān)鍵詞】國(guó)道；公路工程；軟基處理；觀測(cè)技術(shù)；有限元分析

0 概述

國(guó)道是我國(guó)的一種重要交通運(yùn)輸載體[1]。近些年來(lái)我國(guó)大力發(fā)展國(guó)道交通運(yùn)輸，隨之而來(lái)的國(guó)道大規(guī)模建設(shè)也逐漸興起[2]。軟土地基地區(qū)的國(guó)道建設(shè)，由于我國(guó)在軟土地區(qū)地基處理與觀測(cè)方面的技術(shù)限制而受到了一定制約[3]。歐美一些發(fā)達(dá)國(guó)家由于公路建設(shè)優(yōu)先于我國(guó)，所以在軟土地基處理方面取得了較多工程經(jīng)驗(yàn)與理論成果[4]，我國(guó)在新中國(guó)建立后隨著大量的軟土地區(qū)公路建設(shè)的需求也大力發(fā)展各種軟土處理與觀測(cè)技術(shù)[5]。但是隨著我國(guó)交通運(yùn)輸量逐漸增大，車(chē)輛軸重增加[6]，原有技術(shù)在實(shí)際施工過(guò)程中難以有效地滿足設(shè)計(jì)要求與今后的使用要求[7]。所以，軟基處理及觀測(cè)技術(shù)的發(fā)展與研究再次成為國(guó)道建設(shè)過(guò)程中重要的研究方向。隨著有限元技術(shù)逐漸興起，利用有限元技術(shù)對(duì)軟基處理及觀測(cè)技術(shù)的驗(yàn)證也逐漸成為了評(píng)價(jià)軟基處理及觀測(cè)技術(shù)有效性的重要手段。

1 國(guó)道施工軟基處理及觀測(cè)技術(shù)理論性研究與分析

由于現(xiàn)有國(guó)道軟基處理方法較多，在實(shí)際施工中根據(jù)不同的施工環(huán)境會(huì)對(duì)軟基處理技術(shù)進(jìn)行相應(yīng)改進(jìn)。通過(guò)對(duì)現(xiàn)有國(guó)道軟基處理及觀測(cè)技術(shù)進(jìn)行相應(yīng)的理論性研究，并根據(jù)不同施工技術(shù)方法在處理機(jī)理上存在的差異進(jìn)行相應(yīng)分類(lèi)，根據(jù)分類(lèi)從理論層面有效地分析各種軟基處理及觀測(cè)技術(shù)的優(yōu)劣性。

1.1 國(guó)道軟基處理及觀測(cè)技術(shù)理論性研究分析

根據(jù)不同施工條件與實(shí)際施工環(huán)境，施工單位會(huì)根據(jù)不同地質(zhì)條件與施工技術(shù)采用不同的軟基處理技術(shù)進(jìn)行相應(yīng)處理與觀測(cè)。并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工條件對(duì)一些軟基處理技術(shù)進(jìn)行一定改進(jìn)，單純從技術(shù)層面難以區(qū)分不同的軟基處理技術(shù)方法。所以針對(duì)軟基處理原理可以將軟基處理技術(shù)分為以下幾種處理方法：

1）表層處理方法

通過(guò)運(yùn)用表層處理，增加表層軟土排水途徑或者表層力學(xué)平衡方法來(lái)加速軟基的沉降固結(jié)速度，減小后期沉降的方法可以稱(chēng)之為表層處理法。這種方法可以通過(guò)在施工過(guò)程中或者使用過(guò)程中加快固結(jié)速度或者平衡軟土向兩側(cè)隆起的趨勢(shì)來(lái)減小沉降，保證路基的穩(wěn)定。

2）換填處理方法

換填處理方法是較為常用的一種軟基處理方法。換填處理方法主要是依靠將軟土挖除，然后換填水穩(wěn)性與壓實(shí)度好的材料來(lái)保證路基原地基承載力的要求。

3）排水固結(jié)處理方法

利用在軟土層中打設(shè)粒料樁、沙袋或者塑料排水板等材料，增加軟基豎向的排水途徑，加快軟基中水分的排除，加快軟土的沉降與固結(jié)從而保證軟基的穩(wěn)定性與承載力。

1.2 國(guó)道軟基處理及觀測(cè)技術(shù)有效性研究分析

通過(guò)對(duì)軟基處理方法的處理機(jī)理進(jìn)行相應(yīng)研究分析，針對(duì)各種不同方法在施工現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況進(jìn)行研究。可以針對(duì)不同軟基處理方法在現(xiàn)場(chǎng)施工情況的使用情況可得到以下幾點(diǎn)優(yōu)劣性：

1）表層處理方法在具體施工過(guò)程中會(huì)由于施工時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而對(duì)施工進(jìn)度產(chǎn)生一定影響，且由于處理深度較淺，不能有效的從性能上改變基底軟土的性質(zhì)。所以，常會(huì)在投入使用后一段時(shí)間內(nèi)逐漸出現(xiàn)沉降且逐漸增大。優(yōu)點(diǎn)是采用這種方法進(jìn)行軟基處理，造價(jià)較低，施工簡(jiǎn)便，容易操作。

2）換填處理法在具體施工過(guò)程中是效果比較好的一種軟基處理方法。采用換填法可以直接將性質(zhì)不符合承載力要求的土直接移走，換填成為承載力符合要求的優(yōu)質(zhì)土。但是這種方法會(huì)由于換填量大，對(duì)施工管理造成較大管理難度且造價(jià)較高。

3）排水固結(jié)處理法是一種技術(shù)難度要求較高的軟基處理方法，且在處理效果方面明顯優(yōu)于表層處理法，但是由于造價(jià)較高且專(zhuān)業(yè)技術(shù)要求較高，對(duì)施工單位技術(shù)能力要求較高。但是由于處理效果好，在一些較為重要結(jié)構(gòu)部位以及工程中，常常采用粉噴樁、旋噴樁等等技術(shù)措施來(lái)對(duì)國(guó)道范圍內(nèi)的軟基進(jìn)行處理。

2 軟基處理及觀測(cè)技術(shù)改進(jìn)及對(duì)比分析

根據(jù)對(duì)現(xiàn)有軟基處理技術(shù)進(jìn)行相應(yīng)理論性分析與實(shí)際經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，針對(duì)各種方法的優(yōu)劣性，對(duì)現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行相應(yīng)改進(jìn)。利用有限元分析技術(shù)對(duì)改進(jìn)后的軟基處理與觀測(cè)技術(shù)進(jìn)行相應(yīng)的有限元分析對(duì)比，研究其先進(jìn)性與有效性。

2.1 軟基處理及觀測(cè)技術(shù)對(duì)比分析

針對(duì)現(xiàn)有軟基處理及觀測(cè)技術(shù)，結(jié)合實(shí)際施工經(jīng)驗(yàn)，相應(yīng)進(jìn)行一下幾點(diǎn)改進(jìn)來(lái)保證軟基處理效果可以達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求：

1）針對(duì)施工中出現(xiàn)的由于觀測(cè)不到位而直接導(dǎo)致路基邊坡失穩(wěn)得現(xiàn)象，在進(jìn)行觀測(cè)點(diǎn)布置是應(yīng)當(dāng)在每100m設(shè)置一處觀測(cè)斷面，觀測(cè)頻率應(yīng)當(dāng)固定在每2天進(jìn)行一次觀測(cè)并記錄數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)記錄完整后應(yīng)當(dāng)進(jìn)行數(shù)據(jù)對(duì)比，對(duì)比結(jié)果不應(yīng)當(dāng)小于10mm/日。如果發(fā)現(xiàn)沉降速度曲線出現(xiàn)反彎點(diǎn)或者出現(xiàn)突變，則應(yīng)采取措施，防治路基失穩(wěn)。

2）在進(jìn)行相應(yīng)軟基處理前，應(yīng)當(dāng)預(yù)先設(shè)置試驗(yàn)路段進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證，測(cè)試軟基處理系數(shù)。根據(jù)實(shí)際測(cè)試軟基處理效果對(duì)采用的軟基處理方法進(jìn)行相應(yīng)效果評(píng)價(jià)。在測(cè)試合格后按照安全系數(shù)的1.3倍進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)軟基處理。

3）在進(jìn)行施工前按照規(guī)范對(duì)現(xiàn)場(chǎng)軟基進(jìn)行實(shí)際勘探，利用釬探等地基勘探激素對(duì)現(xiàn)場(chǎng)軟基進(jìn)行實(shí)地勘測(cè)，根據(jù)勘測(cè)結(jié)果研究其軟土指標(biāo)。釬探結(jié)束后如果軟土指標(biāo)較差，難以滿足設(shè)計(jì)承載力要求，應(yīng)當(dāng)堅(jiān)決采取換填。換填過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)直接開(kāi)挖至下臥層，保證持力層厚度后方可進(jìn)行下一步施工。

2.2 軟基處理及觀測(cè)技術(shù)改進(jìn)措施驗(yàn)證

根據(jù)將現(xiàn)有軟基處理及觀測(cè)技術(shù)進(jìn)行相應(yīng)改進(jìn)，并采用有限元分析軟件對(duì)改進(jìn)后的軟基處理及觀測(cè)技術(shù)進(jìn)行了相應(yīng)對(duì)比研究分析。對(duì)比分析后得到以下幾點(diǎn)結(jié)果：

1）采用改進(jìn)后的觀測(cè)技術(shù)我們可以發(fā)現(xiàn)可以有效地得到軟基變化曲線，并及時(shí)發(fā)現(xiàn)軟基沉降危險(xiǎn)；

2）進(jìn)過(guò)對(duì)比研究分析可以看到，改進(jìn)后技術(shù)可以更加有效地保證軟基處理效果。改進(jìn)后軟基處理結(jié)果表明，沉降為原有技術(shù)處理后的50%，明顯小于原有技術(shù)。

3 結(jié)論

根據(jù)對(duì)原有的軟基處理及觀測(cè)技術(shù)進(jìn)行相應(yīng)的改機(jī)，得到了在施工過(guò)程中嚴(yán)密觀測(cè)沉降并有效處理軟基的技術(shù)，經(jīng)過(guò)有限元分析后根據(jù)實(shí)際的對(duì)比結(jié)果我們發(fā)現(xiàn)改進(jìn)后的技術(shù)措施有效地減小了軟基沉降速度。

【參考文獻(xiàn)】

[1]羅廣發(fā)，羅志強(qiáng).高等級(jí)公路軟基加固工程的固結(jié)沉降計(jì)算分析[J].中南公路工程，1996.

[2]陳華福.統(tǒng)計(jì)電算化教程在統(tǒng)計(jì)學(xué)中的應(yīng)用[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2001.

[3]趙樹(shù)德.土力學(xué)（第三版）[M].北京：高等教育出版社，2001.

[4]錢(qián)家歡，宗澤.土工原理與計(jì)算（第二版）[M].北京：中國(guó)水利水電出版社，1996.

[5]許江南.道路工程軟土路基三種最終沉降推算方法的比較[J].浙江水利科技，2005，15（1）：7-8.

[6]邢書(shū)珍，刑天奇.非線性最小二乘法擬合的計(jì)算方法[M].中國(guó)鐵道科學(xué)，1995.（9）：64-71.

[7]楊果林.硬殼層軟土地基中界面附加應(yīng)力研究[J].湘潭礦業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)，1996.11（1）.

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