□文/羅 婷 蔣宏偉 李 婧

近年來，天津濱海新區(qū)公路建設(shè)中較多采用加固土樁、薄壁管樁進行深層處理，從實際效果看，橋頭跳車現(xiàn)象比較明顯。南疆公路復(fù)線橋位于濱海新區(qū)南疆港區(qū)，以飽和軟粘土為主，設(shè)計選用塑料排水板超載預(yù)壓排水固結(jié)法進行橋頭深層處理。

工程地質(zhì)條件

南疆公路復(fù)線橋的地基土由Q4后期沉積土和地基表層回填土構(gòu)成，主要土層為粘土、淤泥質(zhì)粘土及淤泥，含云母有機質(zhì)、腐爛質(zhì)，孔隙比＞1.20，具有滲透系數(shù)小、沉積歷史短的特點，地基土在自重作用下未達到完全固結(jié)，屬于欠固結(jié)狀態(tài)。

加固方案設(shè)計

排水固結(jié)原理

軟土地基在填土荷載的作用下失去原有的平衡，飽和軟粘土隨著孔隙水壓力的消散，地基就會產(chǎn)生排水固結(jié)，孔隙比減小，從而抗剪強度會得到提高；但由于排水固結(jié)和剪切變形，地基會產(chǎn)生很大的沉降，甚至由于強度和承載力不足而產(chǎn)生破壞。因此，路基填筑過程中經(jīng)常采用分級加載預(yù)壓的方法，控制加載速率，使地基強度的增長能適應(yīng)附加荷載的增加；由于土體的排水固結(jié)所需的時間與滲透路徑長度的平方成正比，在地基中設(shè)置連同的排水體可以大大縮短預(yù)壓固結(jié)所需的時間，通常采用塑料排水板作為排水通道并分級加載預(yù)壓，從而加速地基的固結(jié)，從而達到減少地基工后沉降和提高地基承載力的目的。

方案設(shè)計

南疆公路復(fù)線橋橋頭引路路基寬度26.5 m，處理長度50 m，距離老橋凈距5 m，引路最大填土高度約3 m，采用塑料排水板超載預(yù)壓法，排水間距1 m，塑料排水板板長20 m，預(yù)壓期12個月，填土至設(shè)計路面標高以上1 m進行超載預(yù)壓。

觀測方案

施工完成后對沉降進行觀測，觀測內(nèi)容包括地表沉降觀測、分層沉降觀測、水平位移觀測和孔隙水壓力觀測。見圖1。

圖1 觀測斷面布置

觀測結(jié)果分析

地表沉降

地表沉降為打設(shè)塑料排水板期間的沉降和在預(yù)壓荷載作用下產(chǎn)生的沉降之和。通過分析地表沉降，可以推算地基土的固結(jié)度，反映地基的總體加固效果；同時也可以利用預(yù)壓期內(nèi)的平均沉降量，推算最終沉降量和殘余沉降。

（1）插板期間地表沉降。加固區(qū)域地基土層為欠固結(jié)的土層，在打設(shè)塑料板水板后，由于土層排水路徑縮短，地基土在其自重壓力作用下，很快產(chǎn)生一定量的固結(jié)沉降。打設(shè)塑料排水板后至實施堆載預(yù)壓前，插板期間的沉降量10.2 cm。

（2）預(yù)壓荷載下產(chǎn)生的沉降見表1和圖2。

表1 引路地表沉降分析

根據(jù)地表沉降觀測和分析結(jié)果，引路殘余沉降均＜5 cm，滿足設(shè)計要求的工后沉降要求；預(yù)壓6個月時的沉降速率最大為0.17mm/d，滿足連續(xù)兩周實測地表沉降≯2.5mm（即0.18mm/d）的要求；固結(jié)度達到90%以上，固結(jié)效果顯著。引路排水板施工完后，同時埋設(shè)地表沉降儀和磁環(huán)式沉降儀（位于X3#點附近），X3#點預(yù)壓期末的地表最大沉降為45.7 cm；施工期間及預(yù)壓期間的總沉降＝插板期間地表沉降10.2 cm＋填土和預(yù)壓期間地表沉降45.7 cm＝55.9（cm）。

深層分層沉降

打設(shè)塑料排水板后，在引路加固區(qū)的中心點附近埋設(shè)了1組深層分層沉降儀，以便推算地基的綜合固結(jié)度和處理深度范圍內(nèi)的各層土的固結(jié)度。見表2。

塑料排水板長為20 m，在處理深度范圍內(nèi)進行了分層沉降觀測，可以看出。

表2 引路X#3點附近分層沉降固結(jié)度分析

（1）處理深度范圍內(nèi)的綜合固結(jié)度達到了92%～94%，略小于地表沉降觀測推算的固結(jié)度。

（2）表層雜填土下的淤泥及淤泥質(zhì)粘土的沉降量達到了50～60mm/m。沉降量主要集中在雜填土以下部分淤泥和淤泥質(zhì)粘土層內(nèi)。

孔隙水壓力

觀測各個土層的孔隙水壓力，主要用來判斷地基各土層的固結(jié)程度。根據(jù)觀測成果，堆載時土體中各點的孔隙水壓力有所上升，滿載后孔隙水壓力隨預(yù)壓時間增加而逐漸消散。見表3。高－13 m以下）為粘土層，其沉降量明顯減少，處理效果已不明顯，說明原設(shè)計20m的處理深度偏于保守。

（4）截至2009年底，南疆公路復(fù)線橋已經(jīng)通車2 a多，橋頭引路沉降較小，幾乎感覺不到橋頭跳車，表明采用塑料排水板聯(lián)合超載預(yù)壓法處理南疆公路復(fù)線橋橋頭地基是成功的。隨著濱海新區(qū)骨架路網(wǎng)的大規(guī)模建設(shè)，高速公路、快速路的施工周期相對較長，橋頭深層處理完全可以采用塑料排水板聯(lián)合超載預(yù)壓法，從而減少橋頭的工后沉降。

表3 引路中心點孔壓計算各點固結(jié)度

從表3中可以看出，固結(jié)度均在90%以上，處理深度范圍內(nèi)的各層土的固結(jié)效果良好；此外，孔隙水壓力推算的固結(jié)度略小于分層沉降推算的固結(jié)度，符合兩者的深層理論關(guān)系。

[1]TG D30-2004，公路路基設(shè)計規(guī)范[S].

[2]殷宗澤，龔曉南.地基處理工程實例[M].北京：中國水利水電出版社，2000.

[3]中國土木工程學(xué)會港口工程學(xué)會.塑料板排水法加固軟基工程實例集[M].北京：人民交通出版社，1999.

結(jié)論

（1）根據(jù)觀測結(jié)果分析，塑料排水板超載預(yù)壓排水固結(jié)法對地基的加固效果明顯，推算工后沉降和沉降速率均滿足設(shè)計要求。

（2）在預(yù)壓期的前5～6個月，沉降速率較大，表明塑料排水板處理地基需要足夠的預(yù)壓期才能保證加固效果，設(shè)計采用了超載1～2 m高的超載預(yù)壓土方，從一定程度上縮短了預(yù)壓期，比原設(shè)計的12個月縮短了4個月。因此，預(yù)壓期和預(yù)壓荷載對于塑料排水板處理方案非常重要，在以后的設(shè)計中應(yīng)加強預(yù)壓期和預(yù)壓荷載的設(shè)計。

（3）通過分層沉降分析，現(xiàn)狀地面以下16 m（標