陳艷芝

(湖南省湘西公路橋梁建設(shè)有限公司，湖南 吉首 416000)

軟土地基因承載力低，含水量高，在荷載作用下壓縮變形大，其工程性質(zhì)很差。在軟基上新建構(gòu)筑物，必須對(duì)地基進(jìn)行加固處理。軟基加固［1］應(yīng)滿足兩項(xiàng)要求:一是滿足承載力要求，在荷載作用下不會(huì)發(fā)生地基剪切滑移;二是滿足變形控制要求，即作為新建構(gòu)筑物的基礎(chǔ)，地基的沉降變形應(yīng)在建筑物允許設(shè)計(jì)變形控制范圍以內(nèi)。如在軟土地基上建造高速公路，應(yīng)保證加固地基的工后沉降不超出設(shè)計(jì)要求(一般要求＜30 cm)。

地基加固處理的方法種類繁多，其中復(fù)合地基在工程領(lǐng)域的應(yīng)用十分廣泛［2，3］，根據(jù)復(fù)合地基樁類型的不同，又細(xì)分為若干類型。復(fù)合地基通過(guò)樁體與土共同承擔(dān)荷載，顯著改善軟基承載力，并有效地控制其沉降變形。為進(jìn)一步改善樁土荷載分擔(dān)，樁頂結(jié)構(gòu)也有若干類型，如樁帽、樁網(wǎng)、樁筏等。每一類型復(fù)合地基因樁體材料的不同或樁頂結(jié)構(gòu)不同［4－8］，都表現(xiàn)出獨(dú)特的工程性質(zhì)。

本文依托山區(qū)贛定高速公路建設(shè)項(xiàng)目，專門針對(duì)水泥土樁聯(lián)合土工格柵復(fù)合地基開(kāi)展研究，首先介紹其施工工藝，然后通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試實(shí)驗(yàn)，重點(diǎn)研究其加固效果、作用機(jī)理，為這一軟基處理技術(shù)的推廣應(yīng)用提供參考依據(jù)。

1 工程概況

贛定高速是國(guó)家重點(diǎn)公路，四車道高速公路標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)車速100 km/h，路基寬26 m，起于贛州南康市，終于贛粵交界處定南縣塘，全長(zhǎng)126.758 km。該項(xiàng)目部分路段途徑軟土地區(qū)，為此，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置試驗(yàn)段開(kāi)展軟基加固技術(shù)測(cè)試實(shí)驗(yàn)。現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)段位于贛定高速公路K118+450～775 段，低山丘陵地貌區(qū)，山間谷地軟土發(fā)育，原為沼澤地，地形向東南方向升高，地面標(biāo)高253.8～279.9 m。

根據(jù)鉆探資料，試驗(yàn)段地基土分層情況如下:①?zèng)_洪積淤泥及碎石土，厚度3.8～10.5 m;②素填土，主要為施工開(kāi)挖形成的新近填土，局部為翻曬淤泥質(zhì)土，層厚0.3～0.5 m;③淤泥質(zhì)土，灰褐色，層狀連續(xù)分布于整個(gè)路基左側(cè)，層厚3.6～6.9 m。該地基土呈流塑狀，軟土物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)如表1所示，可知屬于高壓縮性土。

表1 軟土物理力學(xué)性質(zhì)

2 水泥土樁聯(lián)合土工格柵設(shè)計(jì)與施工

2.1 軟基加固設(shè)計(jì)

水泥土樁聯(lián)合土工格柵復(fù)合地基設(shè)計(jì)包括樁長(zhǎng)、樁徑、樁間距、加筋墊層、承載力與沉降計(jì)算。

2.1.1 樁長(zhǎng)

水泥樁長(zhǎng)按地基硬層深度確定。當(dāng)硬層深度較大時(shí)，應(yīng)按高速公路路基變形允許值確定，即按允許變形控制設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)。

2.1.2 樁徑

考慮設(shè)計(jì)要求，根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)選取樁徑為350～400 mm。

2.1.3 樁距

樁間距宜取樁徑的2～4 倍，初步確定樁間距后應(yīng)由復(fù)合地基面積置換率計(jì)算修正。

2.1.4 加筋墊層

加筋墊層可調(diào)整路基基底壓力分布，充分發(fā)揮樁間土承載力，一般設(shè)墊層厚度為100～300 mm。土工格柵鋪設(shè)層數(shù)根據(jù)設(shè)計(jì)承載力要求確定。

承載力計(jì)算包括單樁承載力、復(fù)合地基承載力特征值計(jì)算;沉降計(jì)算主要根據(jù)土工參數(shù)估算預(yù)期使用荷載作用下產(chǎn)生的工后沉降，具體方法主要采用《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》中的經(jīng)驗(yàn)公式，結(jié)合室內(nèi)試驗(yàn)得到的各項(xiàng)土工參數(shù)，估算得到承載力與沉降量。

根據(jù)上述設(shè)計(jì)原則，試驗(yàn)段復(fù)合地基設(shè)計(jì)為:水泥土樁樁長(zhǎng)7.0 m，樁徑0.35 m，樁間距1.0 m，正四邊形布置，樁頂0.5 m 褥墊層，再鋪設(shè)一層土工格柵，如圖1所示。

圖1 復(fù)合地基示意圖

2.2 施工工藝

水泥土樁施工流程如圖2所示。

圖2 水泥土樁工藝流程

土工格柵施工工藝具體步驟包括:①地面整平，并進(jìn)行碾壓壓實(shí);②沿路堤基底表面縱向鋪設(shè)一層土工格柵，土工格柵端頭預(yù)留一定長(zhǎng)度以便回包，相鄰兩幅土工格柵搭接15～20 cm，鋪設(shè)完成后再加鋪墊層并進(jìn)行適當(dāng)?shù)哪雺骸?/p>

3 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)研究

3.1 試驗(yàn)內(nèi)容

為了解水泥土樁聯(lián)合土工格柵復(fù)合地基加固軟基效果，試驗(yàn)采用原位鉆探、土工試驗(yàn)、靜載荷試驗(yàn)、沉降監(jiān)測(cè)等手段對(duì)復(fù)合地基進(jìn)行綜合檢測(cè)。具體試驗(yàn)內(nèi)容包括:①樁間土檢測(cè)。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)對(duì)比地基處理前后承載力;②單樁檢測(cè)。包括樁體標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)與單樁承載力檢驗(yàn);③復(fù)合地基沉降變形監(jiān)測(cè)。

3.2 結(jié)果分析

3.2.1 樁間土物理力學(xué)指標(biāo)變化

樁間土物理力學(xué)性質(zhì)處理前后對(duì)比如圖3所示，可知:處理后含水量與孔隙比明顯降低，壓縮模量增大;但標(biāo)準(zhǔn)貫入次數(shù)值變化不明顯，說(shuō)明承載力提高幅度不大，即樁擠密作用不明顯。

圖3 地基土處理前后指標(biāo)對(duì)比

3.2.2 靜載試驗(yàn)結(jié)果分析

靜載荷試驗(yàn)取s/b=0.01(s 沉降量;b 承壓板寬度)，如圖4所示，經(jīng)水泥土樁進(jìn)行軟基處理，復(fù)合地基承載力提高效果顯著。

圖4 靜載試驗(yàn)對(duì)比

3.2.3 地基沉降變形規(guī)律

圖5為試驗(yàn)段沉降板沉降曲線。由圖可知，加載初期地基土固結(jié)快，沉降速率較大，隨填土荷載不變，曲線趨于平緩，沉降速率變小，最終沉降收斂。

測(cè)試路基側(cè)向位移如圖6示，可知路基累積水平位移595 mm，最大值出現(xiàn)在地表位置。水平位移速率3.8 mm/d，滿足施工要求。軟土地基在荷載作用下出現(xiàn)較大側(cè)向變形，這種變形伴隨沉降發(fā)生，當(dāng)沉降變形趨于穩(wěn)定，側(cè)向位移也逐漸停止發(fā)展。

4 結(jié)論

本文對(duì)水泥土樁聯(lián)合土工格柵這一地基處理技術(shù)在軟土地基加固中的應(yīng)用開(kāi)展研究，主要得到以下結(jié)論:

1)闡明水泥土樁聯(lián)合土工格柵設(shè)計(jì)原理與施工工藝，為今后類似工程施工提供參考。

2)開(kāi)展現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試試驗(yàn)，試驗(yàn)包括地基土物理力學(xué)性質(zhì)變化情況、復(fù)合地基承載力、復(fù)合地基沉降變形控制。測(cè)試結(jié)果分析表明，該復(fù)合地基技術(shù)有效地加固了軟土地基，滿足高速公路建設(shè)要求。

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