高速公路軟土地基處治與檢測技術(shù)研究

張婧麗

（山西省交通規(guī)劃勘察設(shè)計院有限公司，山西 太原 030032）

軟土地基含水量大，承載能力低，不能滿足路基施工要求，必須采取措施加固，提高地基承載力。某高速公路路線上穿池塘和溝渠，沿線有多段軟土地基。設(shè)計采用碎石樁和土工格柵加筋碎石樁對軟土地基進(jìn)行加固[1]。為了檢驗軟基加固效果，施工后分別采用動力觸探試驗和靜力觸探試驗對碎石樁和土工格柵加筋碎石樁的地基承載力進(jìn)行了檢測，并收集數(shù)據(jù)分析確定碎石樁復(fù)合地基承載力，有效保障了軟土地基的施工質(zhì)量。

1 工程概況

某高速公路設(shè)計采用雙向四車道，平原地區(qū)設(shè)計車速120 km/h，山嶺地區(qū)設(shè)計車速100 km/h，路基寬度26 m。該高速公路路基第二合同段（K5+325—K8+120）穿越多處魚塘、溝渠，路基多為軟土地基，土質(zhì)主要為淤泥、全風(fēng)化花崗巖、強(qiáng)風(fēng)化花崗巖，軟土層厚度2.6～6.1 m，承載能力差。該標(biāo)段地下水為第四系孔隙潛水，裂隙水不發(fā)育，主要靠地表水補(bǔ)給，土體多為高液限軟土。該地區(qū)雨季降雨充沛，年降雨量1 500 mm 左右。軟基分布情況詳見表1。

表1 路基第二合同段軟基分布匯總表 m

為提高軟基路段承載力，采用碎石樁和加筋碎石樁對軟基進(jìn)行加固，并分別采用動力觸探試驗和靜載試驗檢測軟基承載力，以確定加固效果[2]。

2 軟土地基處治方案

對軟土地基深度低于3 m，或軟土地基深度在3～4 m，且局部分布的路段，采用換填法進(jìn)行處治；若路基排水良好，也可采用堆載預(yù)壓法處治[3]。當(dāng)軟土地基深度在6 m 以上時，可采用0.50 m 厚土工格柵加筋碎石樁復(fù)合地基進(jìn)行處治。軟土深度5～6 m可采用0.50 m 碎石樁復(fù)合地基進(jìn)行處治。如果軟土路基上部設(shè)計采用擋土墻支擋的高路堤，應(yīng)選用加筋土擋土墻進(jìn)行支擋，以減少路基沉降。

根據(jù)設(shè)計圖紙，該段路基填筑高度為8～12 m，結(jié)合各段軟土地基深度，采取如下方案對各段軟土路基進(jìn)行處治。

a）K5+360—K5+520、K5+890—K6+020、K6+330—K6+450、K6+780—K6+920、K7+050—K7+210 段軟基深度為3.3～5.0 m，設(shè)計采用碎石樁復(fù)合地基進(jìn)行加固處理，樁基為0.5 m，樁間距1.3 m，設(shè)計樁長7.0 m，碎石樁總數(shù)4 617 根。

b）K7+660—K7+750 段軟基深度超過 6 m，設(shè)計采用土工格柵加筋碎石樁對軟基進(jìn)行加固處理，設(shè)計樁徑為0.5 m，樁間距1.3 m，設(shè)計樁長8.0 m，加筋碎石樁總數(shù)為2 895 根。

3 碎石樁復(fù)合地基承載力檢測與分析

3.1 試驗方案設(shè)計

按照《公路路基施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F10—2006）要求，碎石樁抽檢數(shù)量不得少于總數(shù)的5%[4]。本項目隨機(jī)抽取了230 根碎石樁進(jìn)行檢測，進(jìn)行動力觸探試驗，部分試驗檢測結(jié)果詳見表2。

表2 碎石樁動力觸探試驗檢測結(jié)果統(tǒng)計表

3.2 承載力檢測結(jié)果與分析

根據(jù)表2 所列數(shù)據(jù)分析，可以得出以下結(jié)論：所抽取的碎石樁樁長最小值為7.09 m，平均樁長為7.27 m，滿足施工樁長不少于7.0 m 的要求。共抽取230 個碎石樁進(jìn)行檢測，219 個合格，11 個不合格，合格率為95.7%。

4 加筋碎石樁復(fù)合地基承載力檢測與分析

4.1 試驗方案設(shè)計

加筋碎石樁總數(shù)為2 895 根，設(shè)計樁徑為0.5 m，樁間距1.3 m，由3 根樁組成復(fù)合地基，呈正三角形分布。加筋碎石樁復(fù)合地基承載力設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)值為130 kN/m2，施工完成一個月后選取有代表性的單樁進(jìn)行靜載試驗，靜載試驗詳見圖1[5]。

圖1 靜載試驗示意圖

4.2 試驗檢測結(jié)果及分析

選取2 根樁分別進(jìn)行單樁承載力載荷試驗和單樁復(fù)合地基承載力載荷試驗[6]，僅對單樁承載力載荷試驗進(jìn)行分析，試驗檢測結(jié)果詳見表3。根據(jù)試驗檢測結(jié)果繪制Q-S 曲線圖和S-lgt 曲線圖。

通過對表3 所列數(shù)據(jù)與Q-S 曲線圖和S-lgt 曲線圖進(jìn)行分析，得出在加載過程中，Q-S 曲線變化均勻，當(dāng)加載到加筋碎石樁復(fù)合地基承載力設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)值2.5 倍時，碎石樁未發(fā)生破壞。根據(jù)試驗數(shù)據(jù)，取試驗樁的極限承載力145 kN 作為單樁豎向抗壓承載力統(tǒng)計值，單樁承載力特征值為統(tǒng)計值的一半，即77.5 kN，殘余變形為44.96 mm。同時，結(jié)合單樁加筋復(fù)合地基試驗結(jié)果，確定單根土工格柵加筋碎石樁復(fù)合基礎(chǔ)承載力統(tǒng)計值為323.5 kN，則土工格柵加筋碎石樁復(fù)合基礎(chǔ)承載力特征值為162 kN/m2，大于設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)值130 kN/m2，符合規(guī)范要求。

表3 單樁承載力載荷試驗結(jié)果匯總表

圖2 加筋碎石樁Q-S 曲線圖

圖3 加筋碎石樁S-lgt 曲線圖

5 結(jié)語

結(jié)合施工現(xiàn)場軟土地基深度，根據(jù)施工規(guī)范要求，分別采用碎石樁和加筋碎石樁對軟土地基進(jìn)行加固處理，并分別采用動力觸探試驗和靜載試驗進(jìn)行檢測分析，得出以下結(jié)論：

a）通過對碎石樁施工質(zhì)量進(jìn)行檢測，得到平均樁長為7.27 m，滿足施工樁長不少于7.0 m 的要求，對230 個碎石樁進(jìn)行檢測，合格率為95.7%。

b）根據(jù)靜載試驗結(jié)果，確定K7+050—K7+210、K7+660—K7+750 段軟基加固處理后單樁豎向抗壓極限承載力特征值為77.5 kN，符合設(shè)計要求。

c）通過對 K7+050—K7+210、K7+660—K7+750段軟基采用加筋碎石樁加固處理后進(jìn)行單樁復(fù)合地基的承載力試驗，確定土工格柵加筋碎石樁復(fù)合基礎(chǔ)承載力特征值為162 kN/m2，大于設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)值130 kN/m2，符合規(guī)范要求。