王嘉 王斯海

摘 要：TC樁施工速度快、沉降量小，是一種適用于深厚軟土地基的處理技術。本文根據寧波地區(qū)城市地質條件特點，針對地質報告中特殊路段的軟土處理采用TC樁設計方案。為驗證方案的可行性，應用ABAQUS軟件對該方案進行數值模擬計算，結果表明采用TC樁設計方案能有效減少地基沉降，結論可為工程應用提供理論指導。

關鍵詞：道路軟基；TC樁；沉降；數值模擬

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.24.093

1 引言

寧波地區(qū)地質條件復雜，道路沿線土層分布不均，在地表以下有較深厚的淤泥層，軟土層具有強度低、壓縮性高等特性。由于地基處理方法不當及車輛載重超載，寧波市不少市政道路在開通運營一段時間后就出現了工后沉降和不均勻沉降大、路面拉裂等病害，嚴重影響了城市道路功能的充分發(fā)揮。為減少軟基工后沉降，保障道路工程質量，寧波東外環(huán)路工程相關路段根據初步設計資料，軟基處理方案主要采用塑料套管小直徑混凝土樁（TC樁）方案。

2 道路土層概況

以揭露地層的成因時代、巖性特征、埋藏條件及物理力學性質差異等作為工程地質層的劃分依據。該路段軟（弱）土層主要有①-3層淤泥質粘土、②-1層淤泥、②-2層淤泥質粉質粘土和②2層淤泥。K0+000～K2+196.64段軟土層埋深基本在20～30m以上，主要軟土層為①-3層、②-1層、②-2層或②-2層，軟弱土層下部缺失③層粉砂，而是力學性質較差④-1層淤泥質粉質粘土，因此，本段是軟基處理的重點，也是采用塑料套管小直徑混凝土樁難點之一。

3 東外環(huán)路段軟基處理數值模擬

3.1 數值模擬模型建立

本次計算采用Abaqus軟件針對K1+469斷面開展有限元分析。根據設計平面圖和斷面圖，K1+469計算斷面路堤填土高度為1.75 m，地基土層的分布根據鉆孔資料DZ22確定。按照擬定的地基處理方案，采用TC套管樁，樁徑0.16 m，樁間距1.5m，正方形布置。為對比不同樁長對地基處理的效果，分別考察了樁長為10 m、15 m、20 m和25 m情況下的路面沉降規(guī)律。K1+469斷面地基的計算域取為45m*45m。半幅路面凈寬為22 m，路肩放坡按1：1.5計。

運用通用有限元軟件Abaqus模擬時，網格類型均為四邊形CPE4R，在地應力平衡時不考慮樁體施工及自重影響，即假設樁土一起變形協(xié)調處于初始平衡狀態(tài)，重點考慮填筑區(qū)路堤路面填筑及路面行車荷載（取37.879kPa均布荷載）作用下的變形情況。分析計算過程分地應力平衡、填筑區(qū)填筑加載和路面車輛荷載作用三個步驟，在此主要給出加載后豎向變形及路面中心G點豎向位移值。

3.2 模型參數確定

將樁體視為線彈性材料，取彈性模量E=20 GPa計算得到等效模量，泊松比μ=0.2；填筑區(qū)填土重度γ=25 kN/m3、彈性模量E=20 MPa，μ=0.3。地基土層的計算參數列于表1。

3.3 數值計算結果分析

填筑區(qū)填筑完成時及后續(xù)路面車輛加載后土體的豎向位移圖如表2所示。從表中可以看出，隨樁長由10 m增加到25 m過程中，豎向沉降逐漸減小，在填筑完成時，沉降值由374 mm減小到160 mm；在考慮路面車輛荷載作用后，沉降值由727 mm減小到314 mm。說明樁長從10 m增加到25 m，沉降量減小了一半以上。沉降量中心處最大，隨著水平方向及豎直方向延伸數值逐步減小，呈弧形擴散。行車荷載施加后沉降影響范圍在水平方向和豎直方向均有所擴大，且沉降量翻倍。

4 結論

（1）通過ABAQUS數值模擬，驗證了TC樁處理軟土路基的有效性，TC樁能有效減小軟土路基的沉降；

（2）軟土路基的沉降量受樁長影響較大，25m樁長較10m樁長的沉降量減少一半以上，此時沉降量可滿足施工要求。

參考文獻：

[1]張軍輝.不同軟基處理方式下高速公路加寬工程變形特性分析[J].巖土力學，2011，32（04）：1216-1221.

[2]李茂英，曾慶軍，莫海鴻等.高速公路拓寬工程沉降控制復合地基優(yōu)化設計[J].巖土力學，2008，29（02）：535-540.

（基金項目：層狀地基的地鐵振動傳播特性與減振技術研究，江蘇省教育廳面上項目，17KJD610003；本論文受“江蘇省高校青藍工程”資助）

作者簡介：王嘉（1985-），男，江蘇泰州人，碩士，工程師，主要從事巖土工程勘察設計工作。