■袁 騰 李艷月

（新疆維吾爾自治區(qū)交通規(guī)劃勘察設(shè)計研究院，烏魯木齊 830000）

軟土在河流密布的地區(qū)廣泛分布， 因其強度低、含水量高、壓縮性高等特點不適宜直接在軟土上填筑路基，因此有必要對軟土進行特殊處理使軟土地基承載力達到修筑道路的要求。 當對軟土地基加固后，填土壓在軟土地基上會導(dǎo)致軟土地基發(fā)生沉降，特別是在箱涵過渡段的區(qū)域，對箱涵的地基進行較好地處理， 地基較為穩(wěn)定箱涵沉降量較少，同時箱涵為鋼筋混凝土材料制作，材料剛性大不易發(fā)生變形[1-6]。 因此在實際工程中，往往箱涵的沉降變形與過渡段的沉降變形不一致形成不均勻沉降，導(dǎo)致過渡段的路基發(fā)生開裂、變形，影響道路的施工質(zhì)量。

1 工程概況

以新建的某高速公路為例，該高速公路位于軟土廣泛分布的地區(qū)，周邊具有農(nóng)田、村道等。 由于高速公路需要跨越村道， 所以在跨村道處修建箱涵，箱涵孔徑約6 m、高度約4 m，箱涵內(nèi)可以通行人車和過水。 箱涵兩側(cè)為填土路段，填土高度為4 m，箱涵臺背回填采用試驗合格的中粗砂進行回填。 為研究箱涵過渡段路基沉降規(guī)律，本試驗在箱涵的兩側(cè)過渡段采用不同的軟土地基加固方式，分別選取水泥攪拌樁軟土加固方式和管樁軟土加固方式，通過對比箱涵兩側(cè)不同軟土加固方式的沉降數(shù)據(jù)，判斷加固方式對箱涵過渡段的沉降的變化規(guī)律，并且分析過渡段與箱涵的不均勻沉降規(guī)律。

2 水泥攪拌樁與管樁地基加固方式

2.1 水泥攪拌樁加固方式

水泥土攪拌樁是軟基處理的常用形式，水泥攪拌樁將水泥作為固化材料，通過使用攪拌樁機將水泥噴入土體并使水泥與軟土充分攪拌，讓水泥發(fā)生水化反應(yīng)變硬， 達到軟土硬結(jié)而提高地基強度，形成具有整體性、 水穩(wěn)定性和一定強度的水泥土樁，水泥攪拌樁復(fù)合地基橫斷面布置見圖1。

圖1 水泥攪拌樁復(fù)合地基橫斷面布置

2.2 管樁加固方式

管樁亦是軟土地基的常用加固方式，通過使用專門的管樁打樁機振動或者靜壓的形式插打進入土體內(nèi)部， 在管樁的端部和樁身與土體產(chǎn)生摩阻力，管樁插打至規(guī)定位置后，在樁頂處澆筑樁帽，先鋪碎石墊層及鋼塑格柵，形成復(fù)合地基，從而達到對軟土地基加固減少路基沉降的效果[7-13]，管樁復(fù)合地基橫斷面布置見圖2。

圖2 管樁復(fù)合地基橫斷面布置

經(jīng)勘察和設(shè)計要求，箱涵的地基采用換填法進行加固， 換填強度良好的土對地基進行處理并壓實，然后進行墊層施工及箱涵鋼筋混凝土施工形成箱涵的主體結(jié)構(gòu)。

3 箱涵過渡段設(shè)置

箱涵的縱斷面兩側(cè)分別采用了水泥攪拌樁和管樁的地基加固方式，箱涵的兩側(cè)過渡段范圍填土高度基本相同。 在箱涵中心線向大小樁號兩側(cè)每隔10 m，作為觀測斷面，單側(cè)布置5 個斷面則總共布置10 個斷面。 因此設(shè)定箱涵過渡段單側(cè)長度為50 m，總共長度為100 m。 在箱涵過渡段100 m 范圍內(nèi)，測定兩種軟土地基加固方式的路基沉降。 過渡段斷面布置形式見圖3， 并對兩種軟土地基加固方式的斷面進行編號。

圖3 箱涵及其過渡段縱斷面布置

4 箱涵過渡段沉降觀測方法

4.1 沉降觀測元器件選取

沉降觀測元器件選取為沉降板及接長裝置，組成沉降觀測管，通過設(shè)計一種適合軟土路基使用的沉降板及接長裝置，可以通過一次埋設(shè)，然后隨著填土的增加不斷增加接長裝置，實現(xiàn)在路基填土期的沉降測量。 軟土路基沉降板及接長裝置，由1 cm厚40 cm×40 cm 鋼底板、 直徑30 mm 的長度30 cm空心鋼管、2 mm 厚8 cm×8 cm 鋼頂板及3 塊三角固定鋼板組成沉降板，見圖4 和圖5。

圖4 沉降板外形

圖5 沉降板及接長裝置外形

4.2 測量斷面設(shè)置方式

觀測斷面選取應(yīng)該具有代表性，通過代表斷面的監(jiān)測以反應(yīng)箱涵過渡段路基變形情況。 為反應(yīng)每個斷面的沉降情況，沿路基橫斷面進行沉降點設(shè)置，每個斷面設(shè)置3 個沉降點，分別是在道路中心線、左幅土路肩處及右幅土路肩處，布置情況見圖6。

圖6 沉降裝置沿路基橫斷面布置

測量方式采用沉降板加接長套管的形式進行，在水泥攪拌樁和管樁樁帽施工完成后，并進行50 cm填土后，對路基填土反挖，埋設(shè)沉降板，進行初始度數(shù)記錄，隨著填土的增加不斷使用接長套管接長沉降板， 并測量沉降板高程度數(shù)， 測量頻率為每3～5天1 次，記錄沉降板高程并計算沉降量。

5 箱涵過渡段沉降規(guī)律分析

箱涵過渡段沉降觀測時間是從地基處理完成后填筑第一層填土后開始進行沉降觀測，隨著填土的增加沉降觀測也持續(xù)進行，記錄隨著填土的增加路基的沉降速率和累計沉降值，當路基填土完成后在路基土上進行預(yù)壓處理，期間繼續(xù)進行沉降數(shù)據(jù)的觀測，當預(yù)壓完成后即可停止沉降觀測。 在工程施工中，先進行箱涵的施工再進行水泥攪拌樁和管樁的施工，然后進行路基土填筑，因此在進行路基沉降觀測的同時，亦對箱涵的沉降進行觀測，選取觀測點的位置是箱涵的上部的4 個邊角處、道路中心線與箱涵軸線交點處（分別命名為1 號斷面～5 號斷面），觀測周期與路基觀測周期相同。 記錄路基第1 層填土開始至預(yù)壓結(jié)束期間沉降數(shù)據(jù)及該過程的累計沉降值，不同軟土地基處理方式的路基沉降數(shù)據(jù)見表1。

表1 不同軟土地基處理方式的路基沉降數(shù)據(jù)

根據(jù)不同軟土地基處理方式的路基沉降數(shù)據(jù)繪制在箱涵過渡段的沉降變化曲線，觀測時間為第1 層填土開始至預(yù)壓結(jié)束（圖7）；同時為更好反應(yīng)第1 層填土開始至預(yù)壓結(jié)束期間的累計沉降情況，繪制第1 層填土至填土完成階段的沉降量變化曲線（圖8）。 從表1 和圖7 可知：（1）箱涵的結(jié)構(gòu)沉降變形比過渡段前后20 m 范圍內(nèi)的沉降小， 二者差值約為13 mm，在箱涵過渡段的前段沉降數(shù)據(jù)差異明顯， 導(dǎo)致在箱涵背部的土體產(chǎn)生不均勻沉降，在箱涵背部土體容易導(dǎo)致裂縫產(chǎn)生，因此在箱涵臺背的10～20 m 范圍內(nèi)采用集配碎石， 這種壓縮量小、剛度大、抵抗變形能力強的材料能降水箱涵臺背的不均勻沉降；（2）采用水泥攪拌樁和管樁處理的軟土地基沉降量，即在箱涵過渡段30～50 m 區(qū)間范圍內(nèi)，基本能夠與箱涵沉降量相同，而且不同軟土地基處理方式的沉降量也保持一致，過渡段與箱涵沉降量達到同步， 減輕了不均勻沉降導(dǎo)致的開裂，因此水泥攪拌樁和管樁處理的軟土地基能夠起到加固軟土地基的作用；（3）由于箱涵過渡段沉降基本呈現(xiàn)越靠近箱涵沉降越明顯的特點， 因此在填土過程中需要預(yù)留填土的預(yù)沉量值以保證路基的沉降與箱涵的沉降保持相同，避免不均勻沉降導(dǎo)致的開裂。

圖7 箱涵過渡段沉降量變化曲線

圖8 第1 層填土至填土完成階段沉降量曲線變化

6 結(jié)論

（1）分別選取水泥攪拌樁軟土加固方式和管樁軟土加固方式，確定了箱涵過渡段的長度，采用埋設(shè)沉降板和接長套管的方式進行沉降變形數(shù)值的獲取，以路基填土開始至路基填筑完成并進行預(yù)壓的時間段作為沉降觀測時間段。

（2）箱涵的結(jié)構(gòu)沉降變形比過渡段前后20 m 范圍內(nèi)的沉降小，在箱涵過渡段的前段沉降數(shù)據(jù)差異明顯，導(dǎo)致在箱涵背部的土體產(chǎn)生不均勻沉降。

（3）在過渡段30～50 m 區(qū)間范圍，采用水泥攪拌樁和管樁處理的軟土地基沉降量基本能夠與箱涵沉降量相同， 過渡段與箱涵沉降量達到同步，兩種地基加固方式都能夠起到加固軟土地基的作用。