某高速公路軟土路基施工動(dòng)態(tài)控制

周大勇

1 概述

某高速公路設(shè)計(jì)工期2006年9月開(kāi)始底基層施工,2007年10月下旬完成路面施工。因征地、拆遷和資金在2005年上半年緊張及合格填料不足等原因,使施工工期滯后,至2006年3月底需預(yù)壓的路段僅有16.6%進(jìn)入預(yù)壓期?？刂乒て诘氖撬芰吓潘寮安惶幚?2個(gè)月預(yù)壓期的路基,其預(yù)壓期已不能滿足設(shè)計(jì)要求,為保證2007年10月下旬完成路面施工,對(duì)加載預(yù)壓進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整,以期在基本保證預(yù)壓效果的前提下能合理縮短預(yù)壓期。

結(jié)果表明這一措施取得了明顯成功,本文就預(yù)壓動(dòng)態(tài)調(diào)整的技術(shù)及方法進(jìn)行論述,供同行參考。當(dāng)然,成功縮短工期還采取其他一些動(dòng)態(tài)調(diào)整措施,鑒于篇幅的關(guān)系,不在此贅述。

2 工程概況

某沿海高速公路長(zhǎng)102 km,軟土地基處理占74.6 km,占全線73.1%。其地基中③1淤泥質(zhì)黏土和亞黏土層,是其主要軟弱土層和壓縮層,廣泛分布于平原區(qū)上部,灰色、深灰色、青灰色,飽和,流塑,多呈層狀,夾薄層亞砂土,含腐殖質(zhì)及少量貝殼碎片,局部為淤泥。④4′淤泥質(zhì)黏土和亞黏土層,是第二層軟弱土層和壓縮層,分布于平原區(qū)上部,為④4層的相變層,灰色、深灰色,飽和,流塑,具沉積層理,含腐殖質(zhì),偶見(jiàn)貝殼碎片。軟土孔隙比1.047～1.210,壓縮系數(shù) 0.53 MPa-1～0.87 MPa-1,一般均有20 m～25 m的深厚軟土,最深厚處可達(dá)34 m～47 m。

軟土地基處理設(shè)計(jì)采用了塑料排水板、水泥攪拌樁、預(yù)應(yīng)力管樁、筒樁、Y形樁、碎石注漿樁、貧混凝土樁 7種地基處理方法。

3 沉降現(xiàn)狀

從當(dāng)時(shí)沉降速率分析來(lái)看,塑料排水板處理段落其沉降量或沉降速率都比其他處理方式要大,2006年3月底,塑料排水板處理段落日沉降速率最大均值為3.48 mm/d,月沉降速率最大均值為83.31 mm/月。塑料排水板及不處理路基的預(yù)壓期控制著整個(gè)工程的工期。

4 加載預(yù)壓動(dòng)態(tài)調(diào)整

針對(duì)路基施工進(jìn)度落后的局面,為保證按2007年10月下旬路面施工完成應(yīng)注意兩點(diǎn):1)要加緊路堤的填筑;2)要對(duì)施工落后及不滿足工后沉降的路基在設(shè)計(jì)地基處理的基礎(chǔ)上再超載來(lái)加快沉降,欠載變等載、等載變超載、超載變超超載,用荷載換時(shí)間,以縮短預(yù)壓期。

4.1 加載預(yù)壓高度的確定

1)路堤施工已到達(dá)路床頂面的段落加載預(yù)壓高度的確定。

根據(jù)實(shí)測(cè)沉降曲線進(jìn)行擬合反分析地基參數(shù),估算后期沉降量,驗(yàn)算在原設(shè)計(jì)加載高度作用下需要的預(yù)壓時(shí)間,檢驗(yàn)是否能夠滿足實(shí)際施工工期總體目標(biāo)的要求。

采用基于固結(jié)度普遍式的指數(shù)模型進(jìn)行反分析及預(yù)測(cè):

其中,U為地基固結(jié)度;α,β均為與地基固結(jié)特性有關(guān)的參數(shù);t為時(shí)間。

多級(jí)荷載下的模型在相對(duì)坐標(biāo)系中表示為:

經(jīng)實(shí)測(cè)沉降曲線擬合表明,上述指數(shù)模型的擬合情況較好,根據(jù)已到達(dá)路床頂觀測(cè)點(diǎn)的擬合預(yù)測(cè),總結(jié)出了該高速公路的加載高度的估算式如下:

其中,S填筑期為填筑期擬合沉降量;H預(yù)壓為估算預(yù)壓期的加載高度;2.5～4.5為經(jīng)驗(yàn)系數(shù),軟基厚度小于10 m,等載和欠載預(yù)壓段取小值,軟基厚度10 m～40 m和超載預(yù)壓段取大值。

2)路堤施工尚未到達(dá)路床頂面,可按沉降速率法判斷后估算加載高度。

Ⅰ類:估算沉降量小于40 cm～50 cm的軟土路段,凡在接近路床頂面實(shí)測(cè)沉降速率小于5 mm/月段落,按原設(shè)計(jì),不增加加載高度。

Ⅱ類:凡接近路床頂面所測(cè)沉降速率0 mm/月～6 mm/月段落,對(duì)于一般路堤,可直接按原設(shè)計(jì)進(jìn)入堆載預(yù)壓期。對(duì)于橋頭路堤(以路床頂面高程控制),應(yīng)按1.0 m～1.5 m的高度加載后方能進(jìn)入預(yù)壓期,應(yīng)對(duì)照原設(shè)計(jì)加載高度進(jìn)行補(bǔ)足。

Ⅲ類:凡接近路床頂面所測(cè)沉降速率21 mm/月～30 mm/月段落,對(duì)一般路堤按0.5 m～1.0 m的高度加載,對(duì)橋頭段路堤應(yīng)按1.5 m～2.0 m的高度加載,開(kāi)始進(jìn)入預(yù)壓期。

Ⅳ類:凡接近路床頂面所測(cè)沉降速率大于31 mm/月段落,分別對(duì)一般路堤按1.0 m～1.5 m的高度加載,對(duì)橋頭段路堤應(yīng)按2.0 m～2.5 m的高度加載,開(kāi)始進(jìn)入預(yù)壓期。

3)路堤尚未施工的路段,可參考相鄰類似地基處理、軟土深度、厚度和堤高,進(jìn)行類比確定加載高度。

4)橋頭、箱頭等構(gòu)筑物間距小于200 m的段落,等超載處理,以提高路面平順度,提高行車(chē)舒適性。

5)管樁、攪拌樁等復(fù)合地基與塑料排水板處理段的交接處,等超載處理,減小沉降差,防止后期橫向裂縫的出現(xiàn)。

4.2 動(dòng)態(tài)調(diào)整增加加載量及實(shí)施

經(jīng)計(jì)算加載增量109 m3計(jì)180.9萬(wàn)t,涉及加載段落498段,長(zhǎng)度45.0 km。施工單位按加載方案及時(shí)組織了實(shí)施。

5 效果

原設(shè)計(jì)加載預(yù)壓方案,根據(jù)當(dāng)時(shí)施工進(jìn)度及后期施工計(jì)劃,經(jīng)實(shí)測(cè)沉降曲線擬合預(yù)測(cè)預(yù)壓時(shí)間和卸載時(shí)間,全線尚需平均預(yù)壓7.4個(gè)月至2007年3月止。進(jìn)行增加預(yù)壓高度后,全線平均預(yù)壓3.5個(gè)月至2006年11月中旬止,縮短預(yù)壓時(shí)間3.9個(gè)月,其中橋頭箱通(涵)段落縮短3.2個(gè)月,為底基層、基層施工爭(zhēng)取了寶貴的時(shí)間,為2007年按期施工面層奠定了基礎(chǔ)。

2007年年底,該高速公路已順利建成通車(chē),達(dá)到了預(yù)期的效果,取得了較好的社會(huì)及經(jīng)濟(jì)效益。

[1] 王小龍.淺析軟土路基沉降動(dòng)態(tài)觀測(cè)[J].山西建筑,2009,35(3):271-272.