沈 遼

(江蘇中設(shè)集團(tuán)股份有限公司，江蘇 無(wú)錫 214072)

1 地基沉降測(cè)試數(shù)據(jù)分析

1.1 工程概況

江蘇省境內(nèi)某高速公路DK171+432～DK171+583標(biāo)段穿越高壓縮性軟土，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)原位測(cè)試和室內(nèi)土工試驗(yàn)測(cè)試獲取該區(qū)軟土層基本物理力學(xué)參數(shù)詳表1所示。

表1 土層基本物理力學(xué)參數(shù)

結(jié)合表1軟土層參數(shù)，DK171+432～DK171+583標(biāo)段采用CFG樁—網(wǎng)復(fù)合地基進(jìn)行處治。其中：CFG樁強(qiáng)度為C20，樁徑為0.5 m，樁間距為1.5 m，樁長(zhǎng)10.6 m；墊層為0.5 m厚繼配碎石，內(nèi)鋪設(shè)單層土工格柵，格柵極每延米限抗拉強(qiáng)度為90 kN。

1.2 測(cè)試數(shù)據(jù)分析

為研究高速公路軟土地基施工期沉降特性，在路基中線(xiàn)埋設(shè)沉降觀測(cè)板，借助測(cè)量?jī)x器對(duì)路基填筑期沉降進(jìn)行觀測(cè)。開(kāi)始時(shí)間為2016年5月1日，監(jiān)測(cè)頻率為2次/d。

由圖1的地基沉降隨填筑高度及時(shí)間變化曲線(xiàn)圖可知：填土高度增加，相應(yīng)地基上部荷載變大，地基固結(jié)因上部附加應(yīng)力增加而持續(xù)發(fā)展，是地基沉降的主要原因；地基沉降隨時(shí)間發(fā)展并不是按恒定速率發(fā)展，呈現(xiàn)明顯的三階段特征：(1)快速發(fā)展。填筑初期階段，沉降隨填筑荷載增加快速發(fā)展，沉降速率約為2 mm/d；(2)緩慢發(fā)展。地基固結(jié)隨附加應(yīng)力發(fā)展速率較為復(fù)雜，但是整體呈現(xiàn)前期固結(jié)較快后期緩慢的規(guī)律，對(duì)應(yīng)于地基沉降亦呈現(xiàn)出該現(xiàn)象，當(dāng)沉降發(fā)展到一定階段后開(kāi)始趨于緩慢發(fā)展，沉降速率為1 mm/d；(3)趨于穩(wěn)定。當(dāng)固結(jié)達(dá)到一定程度，地基沉降隨時(shí)間發(fā)展基本不再增加，該階段沉降趨于穩(wěn)定，沉降速率幾乎為零。驗(yàn)證高壓縮性軟土采用樁—網(wǎng)復(fù)合地基后，地基沉降在建設(shè)期基本完成，處治效果較好。

圖1 沉降—填土高度—時(shí)間變化曲線(xiàn)

2 樁設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)地基沉降影響

大量工程實(shí)踐證明，樁間距及樁徑與地基處治效果密切相關(guān)，而不同的地質(zhì)條件影響的程度亦存在差異?；诖?，借助有限元分析軟件ABAQUS建立三維數(shù)值模型，對(duì)相同條件下不同樁徑、不同樁間距等工況下地基的沉降特性進(jìn)行對(duì)比分析。

模型中上部路堤尺寸參考圖1，地基橫向?qū)捜?0 m，豎向埋深取50 m；模型沿線(xiàn)路縱向方向取50 m。模型網(wǎng)格采用結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格劃分技術(shù)劃分，單元類(lèi)型采用C3D8R六面體縮減積分單元。模型底邊采用固定邊界，縱向方向面采用法向約束，橫向兩側(cè)地基限制側(cè)向位移，其它區(qū)域采用自由約束。整個(gè)模型僅考慮重力場(chǎng)作用，地下水采用水土合算簡(jiǎn)化處理。建立后的模型詳見(jiàn)圖3。

圖2 建立后的數(shù)值模型圖

由圖4可知：相同條件下，改變樁徑對(duì)地基沉降影響相對(duì)較小，樁徑為0.5 m、0.8 m和1.0 m對(duì)應(yīng)最終穩(wěn)定時(shí)的地基沉降分別為27.2 mm、30.42 mm和32.06 mm，增加樁基對(duì)應(yīng)沉降減少幅值比約為1 mm/0.1 m；與增加樁徑地基沉降改善較小相比，改變樁間距與沉降發(fā)展更為密切。相同條件下，樁間距為1.5 m、2.0 m和2.5 m對(duì)應(yīng)的計(jì)算40 d內(nèi)最大地基沉降值依次約為32.06 mm、44.31 mm和52.43 mm。且從計(jì)算收斂趨勢(shì)來(lái)看，40 d內(nèi)計(jì)算顯示樁間距為2.0 m和2.5 m條件下地基沉降仍呈發(fā)展趨勢(shì)。由此可見(jiàn)，增大樁間距使復(fù)合地基整體剛度下降，地基變形控制相對(duì)較差，因此在高壓縮性軟土區(qū)域更應(yīng)合理的設(shè)計(jì)樁的間距。

圖3 改變樁參數(shù)沉降隨時(shí)間變化曲線(xiàn)圖

3 結(jié) 論

(1)由現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試可知，地基沉降隨填土高度增加逐漸變大，且呈快速發(fā)展、緩慢發(fā)展和趨于穩(wěn)定三階段特征；高壓縮性軟土地基采用樁—網(wǎng)復(fù)合地基處治后，沉降在建設(shè)期基本完成(處于穩(wěn)定狀態(tài))，最終穩(wěn)定時(shí)沉降值約為35 mm。

(2)由計(jì)算結(jié)果可知，改變樁徑對(duì)地基沉降影響相對(duì)較小，增加樁基對(duì)應(yīng)沉降減少幅值比約為1 mm/0.1 m；改變樁間距與沉降發(fā)展更為密切，樁間距為1.5 m、2.0 m和2.5 m對(duì)應(yīng)的計(jì)算40 d內(nèi)最大地基沉降值依次約為32.06 mm、44.31 mm和52.43 mm，且樁間距為2.0 m和2.5 m時(shí)地基沉降收斂趨勢(shì)較差。

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