高速公路軟基處理方案優化比選分析

包昌盛

摘 要：基于X高速某段線路的工程特性，論述了軟土地基的處理原則，分析了旋噴樁、CFG樁沉管、排水預壓施工這三種方法下地基的沉降，對軟基處理方案進行優化比選。

關鍵詞：沉降；軟基處理；效果

1 項目概況

X高速某段線路位于河流沖積扇的交匯地帶，海拔高度在15至45 米的范圍內，地勢較為平坦，土層由軟土、粉土、粉質粘土、細砂的薄夾層及粉砂構成，其中地表以下1至10米的范圍內為連續的軟土層。該區軟土的各項參數的平均值如下，液限44.68%，塑限25.06%，孔隙比1.05，天然含水率36.89%。

2 軟基處理原則

（1）高速公路運營壓力較大，對地基基礎的強度、公路的沉降變形要求非常高，要確保其安全、高速、舒適地運行，在對軟基施工時，必須嚴格遵循規則、規范的要求。

（2）基于詳盡的地勘報告下，對地基進行處理，另外做好施工工程中應對各種災害的準備。

（3）在實際中，工程參數的測定受到方法、環境和時間因素的影響，如對于地基處理中的土體參數，它是一個隨機變量，使用時應考慮其適用性。

（4）工程環境對軟土地基處理技術實施的可行性。

3 軟基處理方案優化比選

本文對不同的土質分別采用了CFG樁沉管、旋噴樁、排水預壓進行地基沉降處理。

3.1 旋噴樁施工

3.1.1 旋噴樁施工沉降觀測

用旋噴樁法中的單管法對K22+448標段的軟土進行處理，樁徑為0.6m，間距為1.6至2米，從密到疏排布。按等邊三角形的形式來排布旋噴樁，第一排樁布置在基礎外緣60cm處，距坡腳約為50cm，對最外側的4排樁的樁長進行變樁長設置，從外到內按1米、1.5米到2米的長度逐漸加長。旋噴樁按1.0的水灰比，且每米水泥含量為170kg，對28天的抗壓強度，要求無側限抗壓強度達到3MPa以上，對90天的打樁承載力，要求達到150kPa以上，單位復合地基承載力要求達到150kPa以上。

首先用PLAXIS軟件進行建模，然后在模型中模擬軟土地基處理，最后確定合理的處理方法。用路基填土模擬施工，按第一打樁，第二鋪設墊層，第三壓實的順序進行模擬施工，其中路基寬30米，填高6米，壓實分一層填土、二層填土、三層填土壓實三次進行，坡率設1：1.5。分析可得模擬填筑完成后路基中心沉降量最大，為136.10×10-3m。k22+448標段實際沉降值，如圖1所示。

在填筑路基的過程中，只要每層的實測值與預測值不超過誤差范圍，則表明旋噴樁處理法是合理且符合規范的。

3.1.2 旋噴樁施工后沉降預測

線性相關可由相關性系數判別，相關性系數0.975大于0.900，因此可判別為線性相關，則曲線表示沉降趨勢。一年后的沉降量為138.37310m-6。

3.2 CFG樁施工

3.2.1 旋噴樁施工沉降觀測

K3+282標段采用CFG樁法施工，按密疏漸變的形式布置樁，樁徑為0.4m，距離橋后側20m的樁間距為1.4m，再向外20m，則為1.6m，最外側為1.8m。CFG樁在橋后側布置第一排樁，樁基礎距離大概60cm，樁長50m，距坡腳外約0.5m，對最外側的4排樁的樁長進行變樁長設置，從外到內按1米、1.5米到2米的長度逐漸加長。對CFG樁28天的抗壓強度，要求無側限抗壓強度達到6MPa以上，對90天的打樁承載力，要求達到300kPa以上，單位復合地基承載力要求達到150kPa以上。進行模擬施工時，按第一打樁，第二鋪設墊層，第三壓實的順序進行模擬施工，其中壓實分一層填土、二層填土、三層填土壓實三次進行。施工完成后，在路基中心24～29m范圍內最大沉降量為11.09×10-3m。最大沉降點會隨著填土的增加向路基中心移動，完工后路基中心沉降量最大為147.88×10-3m。

在填筑路基的過程中，只要每層的實測值與預測值不超過誤差范圍，則表明CFG樁處理法是合理且符合規范。

3.2.2 CFG樁工后沉降預測

線性相關可由相關性系數判別，相關性系數0.982大于0.900，因此可判別為線性相關，則曲線表示沉降趨勢。一年后的沉降量為148.28810m-6。

3.3 排水預壓法

3.3.1 排水預壓法施工沉降觀測

該標段采用袋裝沙井法，將樁徑為10cm的樁，以間距1.8m呈等邊三角形的形式布置。打樁深度應穿過軟弱土層且樁頂有大于等于50cm的長度深入到砂礫墊層。首先用PLAXIS軟件進行建模，然后在模型中模擬軟土地基處理，最后確定合理的處理方法。用路基填土施工來模擬排水砂井的施工，以路基中心線分界，路基寬30m，填高6m，做三次壓實工作，坡率為1：1.5。分析得出，運用此方法后路基中心的沉降量最大，約為116.55×10-3m。路基的填筑完成后，實測值與預測值不超過誤差范圍，則表明排水砂井處理這類土層是合理且符合規范。填筑工作完成后，對比實際測量值是否與預測值相符，如果在誤差允許內，則說明該法合理有效。

3.3.2 排水砂井法施工后沉降預測

線性相關可由相關性系數判別，相關性系數0.953大于0.900，因此可判別為線性相關，則曲線表示沉降趨勢。一年后的沉降量為121.19110m-6。

4 結束語

（1）旋噴樁法、CFG樁法、排水砂井法對處理軟土地基的沉降有非常好的效果。因為旋噴樁和CFG樁有較大的壓縮模量，所以具有更高的抗壓性和抗剪性，樁身承受大部分向下傳遞的荷載，樁間土則承擔了少部分荷載，從而壓縮量得以降低。排水沙井法則加快基土的固結和縮短了地基土的沉降過程。

（2）PLAXIS是一款可以很好的模擬地基沉降過程的軟件，且其預測的沉降值誤差很小。

（3）可由上述分析可知，針對不同土質和斷面，應因地制宜的選擇合理的處理沉降方法，才能得到顯著的效果。

參考文獻

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[2]伊曉東，周國成，孫煒.基于軟地基下的變形觀測數據精度與可靠性分析[J].測繪與空間地理信息2007，30（3）：154-158.

作者簡介：包昌勝（1981，11-），男，土家族，湖南長沙人，大學本科，2008年畢業于河南科技大學土木工程專業，現就職于長沙市公路橋梁建設有限責任公司。