劉 艷

（山西省公路局 晉城分局，山西 晉城 048026）

0 引言

高速公路屬線形構(gòu)造物，巖土地質(zhì)條件復(fù)雜，其中軟土地基是高速公路常見(jiàn)的地基形式之一。軟土地基穩(wěn)定性、承載能力低，其處治效果關(guān)系到路基的整體穩(wěn)定性，處治不當(dāng)很容易產(chǎn)生不均勻沉降，導(dǎo)致路基產(chǎn)生變形破壞[1]。在路基施工過(guò)程中，為了確定沉降變形規(guī)律，選取有代表性的監(jiān)測(cè)斷面開(kāi)展沉降監(jiān)測(cè)，通過(guò)分析沉降監(jiān)測(cè)結(jié)果確定路基的穩(wěn)定性[2-3]。結(jié)合某高速公路軟基處治案例，在施工過(guò)程中分別對(duì)采用換填法和CFG樁兩種方法處治的軟土地基開(kāi)展沉降監(jiān)測(cè)，收集監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)作為分析路基穩(wěn)定性的主要依據(jù)。

1 工程概況

某高速公路設(shè)計(jì)速度100 km/h，路基設(shè)計(jì)寬度26 m，采用雙向四車道高速公路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。該項(xiàng)目沿線分布有多處軟土地基，其中K24+426—K28+077段最長(zhǎng)，長(zhǎng)度為3 651 m，地層主要為黏性土、淤泥質(zhì)土等，天然含水率為30%左右，天然孔隙比0.9左右，地基承載能力低。軟土地層厚度為3～7.5 m，地基下伏基巖主要為三疊系灰?guī)r。該地區(qū)雨季降雨量大，光照充足，植被生長(zhǎng)期長(zhǎng)，夏季炎熱，全年降雨量在1 300 mm左右。該施工區(qū)域地下水主要為裂隙水，地下水位相對(duì)較高，且含水量高。地表水系發(fā)育，雨季沖溝內(nèi)有流水。為了提高軟土地基承載力，根據(jù)軟土層厚度分別采用換填法和CFG法對(duì)軟土地基段進(jìn)行加固處治。

2 軟土地基施工沉降監(jiān)測(cè)方案

軟土地基沉降監(jiān)測(cè)采用電子水準(zhǔn)儀，按照二等水準(zhǔn)測(cè)量方法進(jìn)行測(cè)量。基準(zhǔn)樁埋設(shè)在距路堤中線50 m以外的穩(wěn)定地點(diǎn)，防止施工過(guò)程中受到施工車輛的破壞?；鶞?zhǔn)樁采用預(yù)制混凝土樁，打入硬土層后在地面澆筑1 m×1 m×0.2 m的觀測(cè)平臺(tái)，樁頂高出觀測(cè)平臺(tái)0.15 m。每隔100～200 m設(shè)置一個(gè)監(jiān)測(cè)斷面，每個(gè)監(jiān)測(cè)斷面埋設(shè)3個(gè)沉降板，對(duì)沉降較嚴(yán)重的橋頭、過(guò)渡段等適當(dāng)加強(qiáng)觀測(cè)。沉降板埋設(shè)應(yīng)保證測(cè)量垂直于地面，并布設(shè)顯著標(biāo)志，防止在施工過(guò)程中損壞[4]。在路堤填筑過(guò)程中，隨著填筑高度的增加接長(zhǎng)測(cè)桿的高度，并在測(cè)桿外部加PVC保護(hù)套管。

在路基施工過(guò)程中，每填筑一層進(jìn)行一次沉降觀測(cè)，施工暫停期間，沉降監(jiān)測(cè)頻率為1次/3 d，如發(fā)現(xiàn)沉降量突然增加或遇惡劣天氣，應(yīng)適當(dāng)增加監(jiān)測(cè)次數(shù)。路基填筑完成后15 d以內(nèi)，監(jiān)測(cè)頻率為1次/3 d；完工后15～30 d，監(jiān)測(cè)頻率為1次/7 d；完工后30～90 d，監(jiān)測(cè)頻率為1次/15 d；完工后90 d，監(jiān)測(cè)頻率為1次/30 d。當(dāng)60 d以內(nèi)路基沉降量低于5 mm時(shí)，可判定路基沉降達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，即可停止監(jiān)測(cè)。為了掌握路基填筑施工過(guò)程中變形情況，合理控制路基變形，在路基填筑施工過(guò)程中分別在換填處治和CFG處治路段布置監(jiān)測(cè)斷面開(kāi)展監(jiān)測(cè)，分析監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)施工管理。

3 軟土地基沉降監(jiān)測(cè)結(jié)果與穩(wěn)定性分析

3.1 地基換填處理段沉降監(jiān)測(cè)結(jié)果分析

K25+351—K26+298段軟土地基路段路基填筑施工采用分層填筑法，每層填土厚度為30 cm，在路基填筑施工過(guò)程中開(kāi)展沉降監(jiān)測(cè)。該段軟土地基厚度較薄，厚度為3～4.1 m，淤泥質(zhì)土下為土質(zhì)較好的粉質(zhì)黏土，采用換填處理。挖除地基上部的淤泥質(zhì)土，然后換填砂礫，選取K25+900監(jiān)測(cè)斷面為研究對(duì)象，該斷面路基填筑高度為5.9 m。在路基填筑施工過(guò)程中，通過(guò)布置沉降板，采用水準(zhǔn)測(cè)量的方法開(kāi)展沉降監(jiān)測(cè)，收集監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)繪制填筑高度-單次沉降量-時(shí)間曲線如圖1所示，繪制累積沉降隨時(shí)間變化曲線如圖2所示。

分析圖1和圖2曲線變化趨勢(shì)，在沉降監(jiān)測(cè)完成后路基沉降基本達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。分析曲線變化趨勢(shì)，在路基填筑施工期間路基沉降量大，在停工期間和完工后沉降量均較小。施工期間的兩次長(zhǎng)時(shí)間停工期間，單次監(jiān)測(cè)沉降量均不超過(guò)4 mm，其中最大沉降量為3.9 mm。另外，該監(jiān)測(cè)斷面路基沉降速率與路堤填筑速率成正比，路基填筑速度越快，沉降速率越大。在路基填筑施工期間，沉降速率平均為2.95 mm/d左右，而在停工期間路基沉降速率在0.78 mm/d，完工后沉降速率更低。完工后沉降量隨監(jiān)測(cè)時(shí)間不斷下降，最后累積沉降量基本穩(wěn)定在190 mm，說(shuō)明軟土地基經(jīng)換填處理后地基承載力明顯提高，在路基填筑完成后逐步達(dá)到了穩(wěn)定狀態(tài)。

圖1 K25+900監(jiān)測(cè)斷面填筑高度-單次沉降量-時(shí)間曲線

圖2 K25+900監(jiān)測(cè)斷面累積沉降量隨時(shí)間變化曲線

3.2 CFG樁處治路段沉降監(jiān)測(cè)結(jié)果分析

K24+426—K25+351段地基軟土層厚度為 6～6.5 m，K26+298—K28+077段地基軟土層相對(duì)較厚，為7～7.5 m，按設(shè)計(jì)方案采用CFG樁處治。CFG樁為由水泥和粉煤灰作為結(jié)合料，碎石和石屑為骨料，按照設(shè)計(jì)配合比加水拌和后采用成樁機(jī)械施工后得到的具有一定強(qiáng)度的樁體，與原地基形成復(fù)合地基，可有效提高地基承載力。為了充分發(fā)揮CFG樁的承載能力，在樁頂上部鋪設(shè)碎石褥墊層。兩個(gè)路段沉降監(jiān)測(cè)結(jié)果類似，選取K24+750斷面和K27+300斷面監(jiān)測(cè)結(jié)果作為研究對(duì)象，收集監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)繪制填筑高度-單次沉降量-時(shí)間曲線如圖3所示，繪制累積沉降隨時(shí)間變化曲線如圖4所示。

圖3 兩個(gè)監(jiān)測(cè)斷面填筑高度-單次沉降量-時(shí)間曲線

圖4 兩個(gè)監(jiān)測(cè)斷面累積沉降量隨時(shí)間變化曲線

分析圖 3和圖 4監(jiān)測(cè)結(jié)果，K24+750斷面和K27+300斷面沉降變化趨勢(shì)在路基填筑施工前期基本一致，在填筑高度達(dá)到4.8 m以后K27+300斷面沉降量較K24+750斷面大，兩個(gè)斷面沉降速率均為填筑施工期較大，停工期較小，在監(jiān)測(cè)結(jié)束后，路基沉降量基本達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。路基填筑高度達(dá)到4.8 m以前，兩個(gè)監(jiān)測(cè)斷面沉降量和沉降變化速率基本相同，達(dá)到4.8 m后K27+300斷面明顯高于K24+750斷面，分析原因是由于該路段軟土層較厚造成的。在路基填筑施工階段，路基沉降量較大，K24+750斷面和K27+300斷面沉降速率分別為3.16 mm/d和3.43 mm/d，停工期間路基沉降速率相對(duì)較小，分別為0.85 mm/d和0.94 mm/d。在沉降監(jiān)測(cè)完成后，路基沉降變形基本穩(wěn)定，說(shuō)明采用CFG樁處治后軟基承載力明顯提高，路基穩(wěn)定性良好。

4 結(jié)語(yǔ)

結(jié)合高速公路軟土地基處治案例，為研究軟土地基處治效果，在路基填筑施工過(guò)程中分別選取采用換填法和CFG樁兩種方法處治的路段開(kāi)展沉降監(jiān)測(cè)，收集監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，得出以下結(jié)論：

a）通過(guò)分析K25+900斷面監(jiān)測(cè)結(jié)果，采用換填法處治段軟基在路基填筑施工期間沉降量大，停工期間沉降量小，沉降速率分別為1.10 mm/d和0.78 mm/d，變形監(jiān)測(cè)結(jié)束后路基沉降變形基本穩(wěn)定。

b）通過(guò)分析K24+750斷面和K27+300斷面監(jiān)測(cè)結(jié)果，采用CFG樁處治段軟基也呈現(xiàn)在路基填筑施工期間沉降量大，停工期間沉降量小，且K27+300斷面監(jiān)測(cè)由于軟土層較厚，沉降量和沉降速率也較大。施工期間K24+750斷面和K27+300斷面沉降速率分別為3.16 mm/d和3.43 mm/d，停工期間路基沉降速率分別為0.85 mm/d和0.94 mm/d，在變形監(jiān)測(cè)結(jié)束后，路基沉降變形基本穩(wěn)定，說(shuō)明采用CFG樁處治后軟基承載力達(dá)到了預(yù)期效果，完工后路基穩(wěn)定性良好。