周大勇

1 概述

某高速公路設計工期2006年9月開始底基層施工,2007年10月下旬完成路面施工。因征地、拆遷和資金在2005年上半年緊張及合格填料不足等原因,使施工工期滯后,至2006年3月底需預壓的路段僅有16.6%進入預壓期。控制工期的是塑料排水板及不處理12個月預壓期的路基,其預壓期已不能滿足設計要求,為保證2007年10月下旬完成路面施工,對加載預壓進行動態(tài)調(diào)整,以期在基本保證預壓效果的前提下能合理縮短預壓期。

結(jié)果表明這一措施取得了明顯成功,本文就預壓動態(tài)調(diào)整的技術(shù)及方法進行論述,供同行參考。當然,成功縮短工期還采取其他一些動態(tài)調(diào)整措施,鑒于篇幅的關(guān)系,不在此贅述。

2 工程概況

某沿海高速公路長102 km,軟土地基處理占74.6 km,占全線73.1%。其地基中③1淤泥質(zhì)黏土和亞黏土層,是其主要軟弱土層和壓縮層,廣泛分布于平原區(qū)上部,灰色、深灰色、青灰色,飽和,流塑,多呈層狀,夾薄層亞砂土,含腐殖質(zhì)及少量貝殼碎片,局部為淤泥。④4′淤泥質(zhì)黏土和亞黏土層,是第二層軟弱土層和壓縮層,分布于平原區(qū)上部,為④4層的相變層,灰色、深灰色,飽和,流塑,具沉積層理,含腐殖質(zhì),偶見貝殼碎片。軟土孔隙比1.047～1.210,壓縮系數(shù) 0.53 MPa-1～0.87 MPa-1,一般均有20 m～25 m的深厚軟土,最深厚處可達34 m～47 m。

軟土地基處理設計采用了塑料排水板、水泥攪拌樁、預應力管樁、筒樁、Y形樁、碎石注漿樁、貧混凝土樁 7種地基處理方法。

3 沉降現(xiàn)狀

從當時沉降速率分析來看,塑料排水板處理段落其沉降量或沉降速率都比其他處理方式要大,2006年3月底,塑料排水板處理段落日沉降速率最大均值為3.48 mm/d,月沉降速率最大均值為83.31 mm/月。塑料排水板及不處理路基的預壓期控制著整個工程的工期。

4 加載預壓動態(tài)調(diào)整

針對路基施工進度落后的局面,為保證按2007年10月下旬路面施工完成應注意兩點:1)要加緊路堤的填筑;2)要對施工落后及不滿足工后沉降的路基在設計地基處理的基礎(chǔ)上再超載來加快沉降,欠載變等載、等載變超載、超載變超超載,用荷載換時間,以縮短預壓期。

4.1 加載預壓高度的確定

1)路堤施工已到達路床頂面的段落加載預壓高度的確定。

根據(jù)實測沉降曲線進行擬合反分析地基參數(shù),估算后期沉降量,驗算在原設計加載高度作用下需要的預壓時間,檢驗是否能夠滿足實際施工工期總體目標的要求。

采用基于固結(jié)度普遍式的指數(shù)模型進行反分析及預測:

其中,U為地基固結(jié)度;α,β均為與地基固結(jié)特性有關(guān)的參數(shù);t為時間。

多級荷載下的模型在相對坐標系中表示為:

經(jīng)實測沉降曲線擬合表明,上述指數(shù)模型的擬合情況較好,根據(jù)已到達路床頂觀測點的擬合預測,總結(jié)出了該高速公路的加載高度的估算式如下:

其中,S填筑期為填筑期擬合沉降量;H預壓為估算預壓期的加載高度;2.5～4.5為經(jīng)驗系數(shù),軟基厚度小于10 m,等載和欠載預壓段取小值,軟基厚度10 m～40 m和超載預壓段取大值。

2)路堤施工尚未到達路床頂面,可按沉降速率法判斷后估算加載高度。

Ⅰ類:估算沉降量小于40 cm～50 cm的軟土路段,凡在接近路床頂面實測沉降速率小于5 mm/月段落,按原設計,不增加加載高度。

Ⅱ類:凡接近路床頂面所測沉降速率0 mm/月～6 mm/月段落,對于一般路堤,可直接按原設計進入堆載預壓期。對于橋頭路堤(以路床頂面高程控制),應按1.0 m～1.5 m的高度加載后方能進入預壓期,應對照原設計加載高度進行補足。

Ⅲ類:凡接近路床頂面所測沉降速率21 mm/月～30 mm/月段落,對一般路堤按0.5 m～1.0 m的高度加載,對橋頭段路堤應按1.5 m～2.0 m的高度加載,開始進入預壓期。

Ⅳ類:凡接近路床頂面所測沉降速率大于31 mm/月段落,分別對一般路堤按1.0 m～1.5 m的高度加載,對橋頭段路堤應按2.0 m～2.5 m的高度加載,開始進入預壓期。

3)路堤尚未施工的路段,可參考相鄰類似地基處理、軟土深度、厚度和堤高,進行類比確定加載高度。

4)橋頭、箱頭等構(gòu)筑物間距小于200 m的段落,等超載處理,以提高路面平順度,提高行車舒適性。

5)管樁、攪拌樁等復合地基與塑料排水板處理段的交接處,等超載處理,減小沉降差,防止后期橫向裂縫的出現(xiàn)。

4.2 動態(tài)調(diào)整增加加載量及實施

經(jīng)計算加載增量109 m3計180.9萬t,涉及加載段落498段,長度45.0 km。施工單位按加載方案及時組織了實施。

5 效果

原設計加載預壓方案,根據(jù)當時施工進度及后期施工計劃,經(jīng)實測沉降曲線擬合預測預壓時間和卸載時間,全線尚需平均預壓7.4個月至2007年3月止。進行增加預壓高度后,全線平均預壓3.5個月至2006年11月中旬止,縮短預壓時間3.9個月,其中橋頭箱通(涵)段落縮短3.2個月,為底基層、基層施工爭取了寶貴的時間,為2007年按期施工面層奠定了基礎(chǔ)。

2007年年底,該高速公路已順利建成通車,達到了預期的效果,取得了較好的社會及經(jīng)濟效益。

[1] 王小龍.淺析軟土路基沉降動態(tài)觀測[J].山西建筑,2009,35(3):271-272.