・２０４・ ２０１５年３月 路桥工程 工程技术 软土路基沉降预测与加固技术研究 陆新焱 李寅磊 （１．河南省机西高速公路建设有限公司，河南４７２２００； ２．河南省三门峡至淅川高速公路项目有限公司，河南４７２２００） 摘 要：软土路基是各种路基施工中最为复杂的工程，在我国各个地方都有软土地层的存在，由于软土地层的特殊性，在 房屋建筑、公路桥梁地基施工中处理较为困难。结合郑州机场至周口西华高速公路（一期）工程商登互通软土路基的沉降进行 了预测并提出了加固技术和方法。 关键词：软土路基；沉降预测：加固技术 中图分类号：ＴＵ４ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７１．５５８６（２０１５）０３—０２０４ ０１ 软土是由砂石、软粘土、淤泥、软石灰岩等成分组成，它 布与土型无关，外部荷载作用只会影响土体一定厚度范围的变 具有流动性、沉降性、疏散性的特点，而且水分含量也较高， 形，只极端竖向附加应力对土层的影响，不计算土体的侧向变 在软土层较浅的地方，由于受热涨冷缩现象和高强度的反复碾 压，软土层更加容易发生变形，从而导致地基裂缝塌陷，所以 软土路基施工是较难处理的工程。以郑州机场至周口西华高速 公路（一期）工程商登互通路基施工为例进行了软土路基加固 分析。 １．施工现场基本情况 该高速公路路段为软土路基，地下软弱土分布广泛，以粉 土、粉砂及软塑状粉质黏土（软弱土）为主，层厚３－９ｍ变化 较大，埋深１．３ ｌ１ｍ地震动峰值加速度为０．１０ｇ，地震基本烈 度为Ⅶ度，路段区内饱和粉土及粉细砂存在轻微地震液化潜势， 经设计单位补勘和验算，填高７．５米时，工后沉降超设计容许 值；土样液塑限分析显示，塑性指数偏小，内部凝聚性差，过 分碾压容易产生砂土液化，原地面无法达￣Ｕ９０％的压实度标准。 因此原设计按照一般路基施工填筑，无法满足要求。 ２．软土路基施工及沉降检测技术 ２．１该段软土路基施工过程采用挤密碎石桩处理，依据设 计图纸测量控制桩点，定出桩的位置，按照标记定位打桩机， 桩机底部要保持水平稳定，保证导向架垂直度，施工偏差控制 在１％以内，过程中要不断采用重球检查垂直度，作好记录。 调整套管与地面的垂直度，振动套管沉入土中后要保证不会倾 斜和错位，在坚硬土层上要放慢挖孔进度，套管沉入后将投料 斗插入桩管，向管内灌入已经计算确定的碎石，将套管提升到 规定高度，再重新沉入土中，进行振动，将排出的碎石挤密， 对周围土也有挤压作用。 ２．２路基施工，挤密碎石桩经过隐蔽检测完毕后即可进行 路基施工，采用水稳定好的路堤填筑材料，保证较好的强度， 填料的选择要考虑料源和经济性，保证填料的各项性质满足要 求。路堤填筑时要考虑土质的不同逐层填筑分层压实，填筑方 法有水平和纵坡封层方式两种，碾压时要确定压实密度，首先 采用标准击实试验确定最大干密度和相应的最佳含水率。土工 格栅铺设时要充分发挥加筋效果，铺筑平整，保证联结牢靠。 ２＿３沉降检测技术 监测断面分为典型监测断面和标准监测断面两种，标准监 测断面为在路基软土层较薄、软土性状较好的路段布置的监测 点，主要设施为位移边桩和沉降板。典型监测断面是在软土层 较厚、软土性状差等路基沉降较大的典型部位设置的监测点， 典型监测断面监测内容较为齐全，使用的仪器设施有测斜仪、 沉降板、地下水位计、孔隙水压力计和土压力盒等。测点埋设 方法与要求，位移观测边桩要根据需要在路堤两侧埋设，要 埋在观测断面的同一横断面上，埋置深度为地表下１．４ｍ，桩 顶漏出地面不大于０．１ｍ。沉降板的底板尺寸要满足规范要求， 直径为４ｃｍ为宜，底槽保持平整。 ３．路基预沉降预测分析 ３．１分层总和法 软士路基沉降是随着填土高度和静载预压而增加的，由瞬 时沉降、固结沉降和次固结沉降三部分组成，分层总和法是路 基沉降中使用最为普遍的一种方法，假定路基基底的附加应力 是作用在表面的局部柔性荷载，地基土是弹性半无限体，地基 土应力分布服从弹性理论中的单独应力集中情况，地基应力分 形。 ３．２曲线拟合法 曲线拟合法进行短期沉降预测能够得到较为准确的结果， 但分析时具有很大的随意性，最终的预测结果必然存在差异性， 受到人为因素影响较大。 ４．路基加固技术分析 ４．１路基稳定性分析和评价 填土路基在通常状况下较容易发生圆弧形滑动，在持续暴 雨作用下，如果任其发展，最终会导致路堤的失稳，所以为了 确保路堤稳定，可以采用抗滑桩支挡，在抗滑段进行堆载反压， 素填土部分采用旋挖桩加固，加速软土的排水固结。以挤密碎 石桩加固和反压护道为例，碎石桩能够形成刚性或半刚性复合 地基，能够分担较大的荷载作用，其松散结构还能作为土体内 水的渗透途径，提高固结作用，挤密碎石桩处治可降低地下水 位、挤密地基土，增强地基强度，减少路基被侵蚀软化及砂土 液化可能性。 ４．２土工格栅加筋路堤 土拱格栅作为一种常用的加固土体材料，具有非常好的工 程性能，抗拉强度均匀、延展性好，具有较好的耐腐蚀性和抗 疲劳性，施工方便，其作用机理为具有一定刚度，能够使上部 荷载扩散提高软土地基的承载能力，抗拉强度大能够布置在软 土地基和路基之间，作为加筋路基来增强稳定性，将土工格栅 和砂垫层作为一层，也可在这一层加入石灰粉，起到稀释和干 燥软土水分的作用，既能作为柔性基础，又能提高软土的排水 能力，地基变形均匀，沉降差异小。 ４＿３挤密碎石桩改善软土层分析 挤密碎石桩对软土层的受力和变形具有较好的改善作用， 施工时桩周土体会因受到振冲置换作用产生挤压，施工完成后 软土结构强度会随着时间慢慢增大，土中空隙水会向桩体扩散， 有效应力随之增加，路基土体强度恢复提高较快。在碎石桩中 增加砂垫层可以产生拱效应，拱以下的桩间土应力将小于碎石 桩顶部土体。砂垫层能够产生桩土应力比，避免应力集中于土 体，造成剪切破坏。通过２．５％、３％两种水泥剂量试验对比，３％ 水泥剂量压实度可达到要求，固结作用能够提高良好的排水通 道，加速复合地基的固结过程。 ５结束语 总之，软土路基沉降预测与加固技术的发展，需要在完善 理论计算方法的同时，更加重视利用可靠的实测沉降资料对土 的力学参数进行反分析，通过挤密碎石桩对郑州机场至周口西 华高速公路（一期）工程商登互通段软土路基的处理，可有效 改善该段软土层的受力和变形情况，避免下沉达到加固软土路 基施工的目的，保证高速公路运输的畅通。 参考文献 ［１］许可，卢国胜．软土路基沉降规律的数值模拟研究［Ｊ］．山西 建筑，２００９，（１１）：３－４． ［２］高海燕．公路软土路基处理技术的应用分析［Ｊ］．黑龙江科学， ２０１４，（１）：７７．７８． ［３】李旭红．高速公路软土路基处置技术研究［Ｊ］．黑龙江交通科 技，２０１４，（５）：６７．６８．