田川江，高 元

（中交一公局廈門工程有限公司，福建 廈門 361021）

監(jiān)測(cè)對(duì)袋裝砂井處理軟土路基效果的應(yīng)用分析

田川江，高 元

（中交一公局廈門工程有限公司，福建 廈門 361021）

地基處理質(zhì)量的好壞對(duì)路基的工后沉降、道路質(zhì)量和行車安全有著重要的作用，為確保道路質(zhì)量需要對(duì)軟土地基施工進(jìn)行全過程監(jiān)測(cè)。通過對(duì)工程實(shí)例中拓寬部分路基的軟基處理進(jìn)行全過程監(jiān)測(cè)，收集和分析詳實(shí)的數(shù)據(jù)，希望能為日后的舊路改造工程的施工和設(shè)計(jì)，針對(duì)袋裝砂井處理軟基工程的薄弱環(huán)節(jié)提出可靠的處理方法和設(shè)計(jì)思路。

監(jiān)測(cè)；軟基處理；工后沉降；固結(jié)度

1 工程概述

國(guó)道324角美段道路改造工程作為貫穿角美臺(tái)商投資區(qū)東西向的重要主干道，屬二級(jí)公路兼城市主干路，設(shè)計(jì)道路紅線寬50 m（原道路寬度23 m拓寬至50 m），路面設(shè)計(jì)高程為4.50～5.45 m。場(chǎng)地原始地貌為海灣灘涂，現(xiàn)陸地地貌地面高程為2.38～4.97 m，擴(kuò)建道路沿線水系較為發(fā)達(dá)，場(chǎng)區(qū)分布著物理力學(xué)性能較差的淤泥，淤泥層厚3.50～14.90 m，為Ⅱ類建設(shè)場(chǎng)地。

根據(jù)計(jì)算淤泥厚度大于3.0 m時(shí)工后沉降不滿足規(guī)范要求，因此必須進(jìn)行地基處理，由于淤泥層含水量高、承載力低、埋深淺，若淤泥層挖除造成工程量巨大，采用水泥攪拌樁等處理方式除造價(jià)高外，現(xiàn)場(chǎng)施工條件也無法滿足要求，因此路基工程處理采用袋裝砂井+堆載預(yù)壓+臨時(shí)路面的軟基處理方式，待路基沉降達(dá)到設(shè)計(jì)及規(guī)范要求后再實(shí)施市政管道及路面施工[1]。

2 袋裝砂井軟基處理施工控制標(biāo)準(zhǔn)

2.1 填土期控制標(biāo)準(zhǔn)

填土期控制標(biāo)準(zhǔn)主要包括：地面沉降速率不大于1.0 cm/d；道路坡腳水平位移速率不大于0.5 cm/d；初始值的累計(jì)孔壓增量（ΣΔu）與累計(jì)荷載增量（ΣΔp）之比不大于0.6；預(yù)壓部分應(yīng)滿足路基的設(shè)計(jì)壓實(shí)度，超載預(yù)壓部分壓實(shí)度不小于96%。

2.2 卸載標(biāo)準(zhǔn)

卸載標(biāo)準(zhǔn)包括：路面修筑前地基處理后的軟基固結(jié)度不小于90%；累計(jì)月沉降量不大于0.8 cm/d。

3 監(jiān)測(cè)儀器的布設(shè)與安裝

觀測(cè)斷面按80～180 m間距布設(shè)，斷面上布設(shè)沉降板3塊、深層分層沉降儀1處（每處磁環(huán)2～7個(gè)）、孔隙水壓力計(jì)1處（每處傳感器2～7個(gè)）、測(cè)斜儀1處（路基左側(cè)或右側(cè)）等。

沉降板分別布置在左右路肩及路中，沿大里程方向自左向右標(biāo)稱為P1、P2、P3；深層分層沉降儀布置在路幅中部，孔深貫穿淤泥及淤泥質(zhì)土層，磁環(huán)間距視孔深而定，每處2～7個(gè)不等，自下而上標(biāo)稱為M1、M2、M3等依次類推；孔隙水壓力計(jì)布置在路幅中部，采用每孔一個(gè)探頭的方式埋設(shè)，每處2～7個(gè)不等，自下而上標(biāo)稱為U1、U2、U3等依次類推；測(cè)斜儀布置在斷面左或右側(cè)路趾部，加固區(qū)外側(cè)，孔深應(yīng)進(jìn)入下伏的持力層內(nèi)1.0 m左右。

自砂墊層施工開始，2015年1月1日進(jìn)駐現(xiàn)場(chǎng)開始監(jiān)測(cè)工作，至2016年12月31日結(jié)束現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)工作，路面施工于2015年11月完成。自排水板施工完成至第一層填土期間，每周觀測(cè)2次；至管溝開挖前每周觀測(cè)一次；開挖管溝至路槽施工期間每2周觀測(cè)一次；以后每月觀測(cè)一次。為了配合現(xiàn)場(chǎng)施工，觀測(cè)頻率也進(jìn)行了適當(dāng)?shù)恼{(diào)整[2]。

4 分層沉降觀測(cè)結(jié)果

斷面加載歷時(shí)465～591 d，其中填土期為41～55 d，平均填土速率為8.12 cm/d，恒載期（填土至設(shè)計(jì)標(biāo)高）為424 d。

斷面總沉降量為34.67～51.49 cm，最大沉降量發(fā)生在右側(cè)路肩部位，橫向差異沉降量為16.82 cm；填土期間的沉降量為11.09～23.33 cm，沉降速率最大值為1.31 cm/d，平均值為0.27～0.57 cm/d。

分層沉降結(jié)果顯示，由上而下的單位壓縮量為3.52～2.36 cm/m，壓縮主要發(fā)生在填土期，發(fā)生部位為地基中上部軟弱層；由孔隙水壓力監(jiān)測(cè)資料可知，探頭對(duì)荷載的響應(yīng)良好；最大累計(jì)超孔壓值26.72 kPa，每層填土的∑△u∕∑△p＜0.6的設(shè)計(jì)值；填土期間，路基自始至終處于穩(wěn)定狀態(tài)。

為了對(duì)本路段加固效果進(jìn)行評(píng)價(jià)，在路基加固前后進(jìn)行了靜力觸探試驗(yàn)，在加固后進(jìn)行了鉆探取土工作，同時(shí)又對(duì)土樣進(jìn)行了室內(nèi)土工試驗(yàn)工作。

現(xiàn)場(chǎng)鉆孔取土、靜力觸探試驗(yàn)測(cè)試點(diǎn)布置在每個(gè)觀測(cè)斷面的路中部分，在實(shí)施試驗(yàn)時(shí)孔深基本貫穿下部淤泥質(zhì)粘土層，靜力觸探試驗(yàn)個(gè)別孔位以人力無法繼續(xù)貫入時(shí)終孔。本次現(xiàn)場(chǎng)共取原狀土樣80筒（采用薄壁取土器取樣）。根據(jù)軟弱土層加固前后比貫入阻力（ps）特征曲線和室內(nèi)土工試驗(yàn)的數(shù)據(jù)對(duì)加固效果進(jìn)行評(píng)價(jià)，現(xiàn)對(duì)測(cè)試成果綜合分析如下：

4.1 加固后土的基本物理、力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)

表1為加固后軟基土層的室內(nèi)土工試驗(yàn)的各項(xiàng)物理力學(xué)指標(biāo)。經(jīng)過對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析，相關(guān)數(shù)據(jù)匯總見表1。

表1 各斷面軟基加固后土工試驗(yàn)部分物理力學(xué)性質(zhì)匯總表

根據(jù)加固前勘察資料設(shè)計(jì)參數(shù)可知：加固前，有機(jī)質(zhì)高液限粘性土的含水量平均值為72.1%；孔隙比平均值為1.95；密度平均值為1.6g/cm3；粘聚力平均值為9.0kPa；內(nèi)摩擦角平均值為1.0°。與表1對(duì)比可知：加固后含水量降低了22%；孔隙比降低了21%；密度提高了4%；粘聚力提高了30%；內(nèi)摩擦角提高了27%。由此可見，經(jīng)過軟基處理加固后，地基軟弱土層物理指標(biāo)得到改變，力學(xué)性質(zhì)得到提高。

4.2 加固前后軟弱土層的平均比貫入阻力（ps）比較

根據(jù)加固前后靜力觸探試驗(yàn)數(shù)據(jù)可知：有機(jī)質(zhì)高液限粘性土加固后的ps是加固前的1.16～1.75倍。由此可見，就國(guó)道324角美段經(jīng)袋裝砂井+堆載+臨時(shí)路面方式進(jìn)行軟基處理后，地基中軟弱層的力學(xué)性質(zhì)有了一定的改善，地基的承載能力有了一定的提高。

4.3 地基平均壓縮度

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)的沉降～時(shí)程曲線，采用三點(diǎn)法、雙曲線法及Asaoka法分別對(duì)地基的最終沉降量作出預(yù)測(cè)，根據(jù)預(yù)測(cè)結(jié)果可知，預(yù)估的工后沉降量為0.96～14.64 cm，均小于30 cm，且最大縱向差異沉降率為7.1‰。

由式（1）可以得出：大多觀測(cè)斷面處地基的平均壓縮度為84.3%～97.4%，可見地基取得了良好的加固效果。在整幅路段中由于K1+180～K1+500區(qū)段軟弱土層較厚，再加上該區(qū)段為跨越河流段，部分區(qū)域采用拋石擠淤方式處理，故該區(qū)段的地基加固效果較其他區(qū)段稍差，三種算法下的固結(jié)度在84.3%～88.8%左右，因此在運(yùn)營(yíng)過程中應(yīng)加強(qiáng)道路維護(hù)工作。

4.4 孔壓固結(jié)度

根據(jù)各個(gè)監(jiān)測(cè)斷面的孔壓觀測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)各個(gè)斷面的固結(jié)度進(jìn)行了計(jì)算（部分?jǐn)嗝嬗捎诒O(jiān)測(cè)儀標(biāo)在施工中過早地遭到破壞，致使固結(jié)度計(jì)算無法進(jìn)行），根據(jù)計(jì)算結(jié)果可知：國(guó)道324角美段路基軟弱土層（有機(jī)質(zhì)高液限粘性土）經(jīng)過袋裝砂井+堆載+臨時(shí)路面處理后，除K0+740、K0+980和K1+600斷面因測(cè)點(diǎn)被過早破壞無法進(jìn)行計(jì)算外，K0+480～K1+100及K1+760～K2+200兩個(gè)區(qū)段各測(cè)點(diǎn)孔壓固結(jié)度值均在83.9%以上，平均固結(jié)度不小于90%，滿足設(shè)計(jì)要求[3]。

K1+180～K1+500區(qū)段各測(cè)點(diǎn)的固結(jié)度介于72.9%～96.0%，平均固結(jié)度略小于或等于90%，尚不滿足路面施工的設(shè)計(jì)要求，其主要原因如下：

（1）由于該區(qū)域跨越小河，表層有浮淤，軟弱土層力學(xué)性質(zhì)相對(duì)更差，且軟層埋深大，層厚大。

（2）該區(qū)域采用了兩種軟基處理方式：袋裝砂井+堆載和拋石擠淤，這兩種工法的作用機(jī)理不同，因此該區(qū)段應(yīng)加強(qiáng)道路運(yùn)營(yíng)期的維護(hù)與管理。

通過全過程監(jiān)測(cè)情況為下一步管線及路面施工提供詳實(shí)依據(jù)，據(jù)此對(duì)K1+180～K1+500段進(jìn)行二次加載，加載厚1 m，歷時(shí)四個(gè)月滿足固結(jié)度不小于90%，其余路段進(jìn)行后續(xù)施工。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，國(guó)道324角美段道路改造工程已實(shí)現(xiàn)通車，整體表現(xiàn)較好，由此可以看出袋裝砂井處理軟土路基的效果是肯定的，通過對(duì)軟基處理過程中進(jìn)行全監(jiān)測(cè)也是設(shè)計(jì)理論和實(shí)際施工相互印證的重要手段，同時(shí)指導(dǎo)了現(xiàn)場(chǎng)施工，為設(shè)計(jì)提供了數(shù)據(jù)依據(jù)。

[1]鐘添明.袋裝砂井處理軟土路基沉降與穩(wěn)定分析[D].廣東廣州:廣東工業(yè)大學(xué),2006.

[2]胡加林.袋裝砂井處理軟粘土路堤地基沉降與穩(wěn)定性研究[D].浙江杭州:浙江大學(xué),2004.

[3]蔡振山.公路拓寬工程軟基處理差異沉降和可靠度研究[D].福建泉州:華僑大學(xué),2012.

U416.1

B

1009-7716（2017）03-0052-02

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2017.03.015

2016-12-13

田川江（1983-），男，四川渠縣人，工程師，從事土木工程管理工作。