李瑞

（中建路橋集團有限公司，河北石家莊 050000）

0 引言

雙向加筋復(fù)合地基是指采用土工格室和碎石樁形成的雙向增強體復(fù)合地基，其在路基施工中用于地基處理，尤其是軟基處理，能提高地基承載力，改善地基排水條件，為路基施工創(chuàng)造良好條件，避免由于地基承載力不足導(dǎo)致路基產(chǎn)生不均勻沉降，對路基的使用與后續(xù)路面施工與使用造成影響。為使這項復(fù)合地基技術(shù)的應(yīng)用最大限度發(fā)揮出應(yīng)有的作用，需要掌握其作用機理。

1 土工格室

土工格室雙向增強體屬于土工合成材料范疇。其采用密度較高的聚乙烯寬帶通過超聲波焊接制成，外形是與蜂窩類似的結(jié)構(gòu)，在不同應(yīng)用領(lǐng)域，土工格室結(jié)構(gòu)有所不同，但基本形式與作用原理均相同。土工格室工程性能為：

（1）化學(xué)性能穩(wěn)定，可在多種土壤條件中使用。

（2）采用聚烯烴作為基材，通過摻加添加劑，提高耐老化性，通過熱氧化試驗可知，在70℃狀態(tài)下，使用壽命可達49年，格室的拉伸屈服強度降低不超過30%。

（3）對各項參數(shù)都有很大的可選擇性，當在擋墻與護坡中使用時，還有多種顏色可供選擇，能在達到工程目的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)美觀方面的要求[1]。

因土工格室存在上述特點，加之自重輕、伸縮性強，在運輸過程中可進行折疊，通過對格室深度及板塊組合適當更改，能得到剛性或半剛性的體系。這也是其在很多工程中廣泛應(yīng)用的原因，如軟基處理工程、邊坡防護工程、擋墻修建工程、橋頭跳車及灘涂處理。

2 工程概況

某公路工程所在場地的工程地質(zhì)條件較為復(fù)雜，沿線范圍內(nèi)存在很多由于淤積或沖積產(chǎn)生的松散堆積物。基于此，該公路沿線地基分布有軟基，需對軟基進行有效的加固處理，保證工程建設(shè)得以順利進行。通過技術(shù)經(jīng)濟分析與綜合對比，該公路地基處理主要采用土工格室和碎石樁相結(jié)合的方案，即本文研究的雙向加筋復(fù)合地基，實質(zhì)是雙向增強體復(fù)合地基。通過實踐可知，完成處理后的地基保持穩(wěn)定，在填挖交界處產(chǎn)生的差異沉降明顯變小，能有效保證路基工程施工質(zhì)量[2]。

根據(jù)工程地質(zhì)報告可知，該公路的軟土分布面積很大，且分布深度存在顯著差異，無論是軟基的產(chǎn)生原因還是地形地貌都比較復(fù)雜。公路所在場地的天然地基由于承載力不足，在荷載作用下會產(chǎn)生較大的變形，無法達到預(yù)期的承載力與沉降控制等方面的要求。公路沿線范圍內(nèi)的軟土大多處在山間河谷、池塘與稻田等位置，其軟土的成因以沖洪積與地下水持續(xù)浸泡居多，特別是該公路的第一、第七和第八個標段。對于軟土地層，其物理力學(xué)指標有很大的變化，相較于沿海地區(qū)的軟基，含水量更低，且內(nèi)摩擦角相對較大，不僅分布不均，而且還含有夾層與有機質(zhì)[3]。

以該公路的第一標段實際情況為依據(jù)，其軟基情況為：該標段的軟土處在稻田當中，軟基的產(chǎn)生原因以沖洪積為主。通過現(xiàn)場挖坑可知，土層從上至下分別為：耕植土層，層厚在0.3～0.5m范圍內(nèi)；深色軟土，含有機物，深度大，但差異明顯；砂輪石層，其含水量相對較大。其中，軟土的主要指標為：含水量23.20%～50.60%；孔隙比0.71～1.31；液限36%～64%；塑性指數(shù)15～34；黏聚力4.0～12.5kPa；內(nèi)摩擦角20°～24°；壓縮系數(shù)0.40～1.85MPa-1；密度1.61～1.88g/cm3。

3 處理方案

通過優(yōu)化對比，如果縱向軟土深度在4～5m范圍內(nèi)，則采用單一措施即可處理；而如果縱向軟土深度達到5m以上，則要根據(jù)現(xiàn)場的地質(zhì)條件，結(jié)合施工條件和軟土的實際深度，在碎石樁基礎(chǔ)上鋪設(shè)土工格室墊層進行處理。在路基的橫剖面上軟基深度實際分布不均勻的段落，若軟土深度在3m以內(nèi)，則直接挖除換填即可；若軟土深度為3～4m，且分布情況為中間低兩邊高時，其上層不可換填處理，應(yīng)采用單一措施進行處理；若軟土深度超過4m，則要根據(jù)軟土的性質(zhì)為依據(jù)，在碎石樁基礎(chǔ)上加鋪土工格室來處理[4]。

4 碎石樁施工

碎石樁施工采用振動沉管法進行，其具體布置范圍為：在路線方向上超出設(shè)計要求的加固長度2～3排，在橫斷面則要超出基底實際寬度2排。碎石樁按照正三角形布置，并對樁長予以分段控制。在地基軟土深度未超出8m的情況下，樁體必須從軟土層中穿過，樁端達到持力層，并進入持力層中20～40cm；而若地基軟土深度超過8m，則要用直徑為325mm的樁管進行施工，其樁尖采用大頭型活瓣式。碎石樁之間的距離按1.5m控制，樁體材料以沒有風(fēng)化且潔凈的礫石為主，其粒徑應(yīng)在20～40mm范圍內(nèi)，含泥量不能超過5%[5]。

5 作用機理

近幾年，業(yè)內(nèi)開展了很多模擬試驗與現(xiàn)場試驗，對土工格室與碎石樁相結(jié)合的復(fù)合地基技術(shù)進行分析研究。經(jīng)研究可知，應(yīng)用該技術(shù)可使地基受路堤荷載持續(xù)作用后，承載條件得到改善，具體作用機理為：

（1）采用土工格室墊層能提供水平方向的增強作用。將土工格室鋪筑好后，能使格室與填料之間相互約束，在荷載作用下使兩者協(xié)同工作，形成抗壓、抗彎與抗剪強度均較高的基礎(chǔ)，對上部路堤荷載予以有效擴散，使軟基頂面應(yīng)力得以均勻分布。

（2）采用碎石樁能提供豎直方向的增強作用。如前所述，鋪設(shè)土工格室墊層能對淺層軟土所處受力環(huán)境予以改善，使地基自身承載力大幅提高。而在軟基中進行碎石樁的設(shè)置，將其作為豎直方向的增強體，能使上部荷載不斷向地基的更深層次傳遞，對軟土有擠密和置換的作用，使軟土自身排水條件從根本上得到改善，加快孔隙水壓實際消散速度，實現(xiàn)對軟土各項物理力學(xué)特性有效改善，增強地基自身承載力與抵抗變形發(fā)生的能力。

（3）由土工格室和碎石樁兩部分組成的支撐體系，兩者協(xié)同工作，受荷載持續(xù)作用后，樁體與樁間土按比例承擔(dān)上部荷載。為使碎石樁發(fā)揮出應(yīng)有的承載力，樁間土必須具有足夠的約束能力。而為使樁體與樁間土受荷載作用后能夠共同作用，還應(yīng)對樁體予以適當?shù)募s束，使樁體與樁間土均按照各自具有的承載力對上部荷載予以分擔(dān)。鋪設(shè)土工格室墊層后，能對樁土的應(yīng)力比進行有效調(diào)節(jié)，對樁頂處的鼓脹變形予以有效約束，同時最大限度發(fā)揮出樁間土具有的承載力。受荷載持續(xù)作用后，墊層對樁土應(yīng)力比的調(diào)節(jié)作用是一個復(fù)雜的過程，樁頂由于受到相對較大的荷載，先產(chǎn)生一定程度的沉降變形，在變形達到一定程度后，樁間土開始承載并與樁體一同產(chǎn)生沉降，此時樁體與樁間土之間相互影響，進入按各自承載力對荷載予以分擔(dān)的階段。路堤荷載先在土工格室與碎石樁綜合體的作用下得以均化與擴散，然后由兩者形成的復(fù)合地基一同承擔(dān)。

此外，碎石樁與土工格室形成的體系還具有良好的排水性能，在軟基中進行碎石樁的設(shè)置能有效改善軟土層自身排水條件，減小滲徑，受荷載作用后，在碎石樁作用下孔隙水不斷向碎石樁方向滲透，同時沿著樁體不斷向上排出，到達樁頂?shù)乃谕凉じ袷易饔孟屡胖谅坊秶狻?/p>

6 結(jié)語

綜上所述，土工格室作為三維土工合成材料，在其基礎(chǔ)上設(shè)置碎石樁形成復(fù)合地基是一種先進、合理且有效的地基處理技術(shù)，目前在公路工程中的應(yīng)用越來越廣泛。通過實踐可知，采用該方法能良好適應(yīng)公路工程建設(shè)對地基處理提出的要求。當前對這種技術(shù)的具體作用機理方面的研究還不夠深入，還需要進一步探索和實踐。土工格室與碎石樁相結(jié)合形成的雙向增強體復(fù)合地基中，土工格室作為水平方向增強體，能對軟土所處外部荷載環(huán)境予以改善，而碎石樁作為豎直方向的增強體，能對軟土自身的承載力予以改善，這兩個方向的增強體協(xié)同作用，以一個有機整體的形式承擔(dān)所有外部荷載。實踐過程中，可按照工程具體要求對該體系予以適當改造，如在土工格室墊層鋪設(shè)基礎(chǔ)上輔以粉噴樁、袋裝砂井或塑料排水板，形成不同形式的復(fù)合地基，以滿足不同工程的地基處理要求。