高速公路软基处理方法
包昌盛
摘 要：基于X高速某段线路的工程特性，论述了软土地基的处理原则，分析了旋喷桩、CFG桩沉管、排水预压施工这三种方法下地基的沉降，对软基处理方案进行优化比选。
关键词：沉降；软基处理；效果
1 项目概况
X高速某段线路位于河流冲积扇的交汇地带，海拔高度在15至45 米的范围内，地势较为平坦，土层由软土、粉土、粉质粘土、细砂的薄夹层及粉砂构成，其中地表以下1至10米的范围内为连续的软土层。该区软土的各项参数的平均值如下，液限44.68%，塑限25.06%，孔隙比1.05，天然含水率36.89%。
2 软基处理原则
（1）高速公路运营压力较大，对地基基础的强度、公路的沉降变形要求非常高，要确保其安全、高速、舒适地运行，在对软基施工时，必须严格遵循规则、规范的要求。
（2）基于详尽的地勘报告下，对地基进行处理，另外做好施工工程中应对各种灾害的准备。
（3）在实际中，工程参数的测定受到方法、环境和时间因素的影响，如对于地基处理中的土体参数，它是一个随机变量，使用时应考虑其适用性。
（4）工程环境对软土地基处理技术实施的可行性。
3 软基处理方案优化比选
本文对不同的土质分别采用了CFG桩沉管、旋喷桩、排水预压进行地基沉降处理。
3.1 旋喷桩施工
3.1.1 旋喷桩施工沉降观测
用旋喷桩法中的单管法对K22+448标段的软土进行处理，桩径为0.6m，间距为1.6至2米，从密到疏排布。按等边三角形的形式来排布旋喷桩，第一排桩布置在基础外缘60cm处，距坡脚约为50cm，对最外侧的4排桩的桩长进行变桩长设置，从外到内按1米、1.5米到2米的长度逐渐加长。旋喷桩按1.0的水灰比，且每米水泥含量为170kg，对28天的抗压强度，要求无侧限抗压强度达到3MPa以上，对90天的打桩承载力，要求达到150kPa以上，单位复合地基承载力要求达到150kPa以上。
首先用PLAXIS软件进行建模，然后在模型中模拟软土地基处理，最后确定合理的处理方法。用路基填土模拟施工，按第一打桩，第二铺设垫层，第三压实的顺序进行模拟施工，其中路基宽30米，填高6米，压实分一层填土、二层填土、三层填土压实三次进行，坡率设1：1.5。分析可得模拟填筑完成后路基中心沉降量最大，为136.10×10-3m。k22+448标段实际沉降值，如图1所示。
在填筑路基的过程中，只要每层的实测值与预测值不超过误差范围，则表明旋喷桩处理法是合理且符合规范的。
3.1.2 旋喷桩施工后沉降预测
线性相关可由相关性系数判别，相关性系数0.975大于0.900，因此可判别为线性相关，则曲线表示沉降趋势。一年后的沉降量为138.37310m-6。
3.2 CFG桩施工
3.2.1 旋喷桩施工沉降观测
K3+282标段采用CFG桩法施工，按密疏渐变的形式布置桩，桩径为0.4m，距离桥后侧20m的桩间距为1.4m，再向外20m，则为1.6m，最外侧为1.8m。CFG桩在桥后侧布置第一排桩，桩基础距离大概60cm，桩长50m，距坡脚外约0.5m，对最外侧的4排桩的桩长进行变桩长设置，从外到内按1米、1.5米到2米的长度逐渐加长。对CFG桩28天的抗压强度，要求无侧限抗压强度达到6MPa以上，对90天的打桩承载力，要求达到300kPa以上，单位复合地基承载力要求达到150kPa以上。进行模拟施工时，按第一打桩，第二铺设垫层，第三压实的顺序进行模拟施工，其中压实分一层填土、二层填土、三层填土压实三次进行。施工完成后，在路基中心24～29m范围内最大沉降量为11.09×10-3m。最大沉降点会随着填土的增加向路基中心移动，完工后路基中心沉降量最大为147.88×10-3m。
在填筑路基的过程中，只要每层的实测值与预测值不超过误差范围，则表明CFG桩处理法是合理且符合规范。
3.2.2 CFG桩工后沉降预测
线性相关可由相关性系数判别，相关性系数0.982大于0.900，因此可判别为线性相关，则曲线表示沉降趋势。一年后的沉降量为148.28810m-6。
3.3 排水预压法
3.3.1 排水预压法施工沉降观测
该标段采用袋装沙井法，将桩径为10cm的桩，以间距1.8m呈等边三角形的形式布置。打桩深度应穿过软弱土层且桩顶有大于等于50cm的长度深入到砂砾垫层。首先用PLAXIS软件进行建模，然后在模型中模拟软土地基处理，最后确定合理的处理方法。用路基填土施工来模拟排水砂井的施工，以路基中心线分界，路基宽30m，填高6m，做三次压实工作，坡率为1：1.5。分析得出，运用此方法后路基中心的沉降量最大，约为116.55×10-3m。路基的填筑完成后，实测值与预测值不超过误差范围，则表明排水砂井处理这类土层是合理且符合规范。填筑工作完成后，对比实际测量值是否与预测值相符，如果在误差允许内，则说明该法合理有效。
3.3.2 排水砂井法施工后沉降预测
线性相关可由相关性系数判别，相关性系数0.953大于0.900，因此可判别为线性相关，则曲线表示沉降趋势。一年后的沉降量为121.19110m-6。
4 结束语
（1）旋喷桩法、CFG桩法、排水砂井法对处理软土地基的沉降有非常好的效果。因为旋喷桩和CFG桩有较大的压缩模量，所以具有更高的抗压性和抗剪性，樁身承受大部分向下传递的荷载，桩间土则承担了少部分荷载，从而压缩量得以降低。排水沙井法则加快基土的固结和缩短了地基土的沉降过程。
（2）PLAXIS是一款可以很好的模拟地基沉降过程的软件，且其预测的沉降值误差很小。
（3）可由上述分析可知，针对不同土质和断面，应因地制宜的选择合理的处理沉降方法，才能得到显著的效果。
参考文献
[1]付宏渊.高速公路路堤沉降预测及施工控制[M].北京：人民交通出版社，2007.
[2]伊晓东，周国成，孙炜.基于软地基下的变形观测数据精度与可靠性分析[J].测绘与空间地理信息2007，30（3）：154-158.
作者简介：包昌胜（1981，11-），男，土家族，湖南长沙人，大学本科，2008年毕业于河南科技大学土木工程专业，现就职于长沙市公路桥梁建设有限责任公司。
