杜立平，劉潤(rùn)有，段緒斌

（天津市市政工程設(shè)計(jì)研究院，天津市 300457）

0 前言

在天津?yàn)I海新區(qū)軟土地基修筑高等級(jí)道路，路基沉降問題十分突出。通常情況下，運(yùn)用加固土樁+預(yù)壓處理軟土路基對(duì)于減小工后沉降是比較經(jīng)濟(jì)和實(shí)用的方法，但是預(yù)壓施工的工期比較長(zhǎng)。目前工程中，對(duì)于工后沉降的計(jì)算基本是采用理正軟件。理正計(jì)算軟件是利用分層總和法和太沙基單向固結(jié)理論進(jìn)行計(jì)算軟土路基沉降的。但是這兩個(gè)理論中的不少假設(shè)并不完全符合實(shí)際情況，即使沒有假設(shè)與實(shí)際情況之間的差異，以下兩大因素也會(huì)造成計(jì)算沉降過程線與實(shí)測(cè)過程線的差異：

（1）在最終沉降量的計(jì)算中，分層總和法只考慮了主固結(jié)沉降量的計(jì)算，無法考慮瞬時(shí)沉降和次固結(jié)沉降；而實(shí)際工程量測(cè)到的地面沉降是瞬時(shí)沉降，主固結(jié)沉降與次固結(jié)沉降之和，因此計(jì)算最終沉降量與實(shí)際發(fā)生的最終沉降量之間存在差異。

（2）對(duì)邊界條件的處理。地表的邊界條件，通常根據(jù)是否設(shè)置透水墊層處理成排水或不排水邊界，下邊界則通常由計(jì)算壓縮層厚度來控制，若壓縮層深度范圍內(nèi)均為粘性土層，且以下仍有深厚粘土層，可把下邊界簡(jiǎn)化為不透水層邊界，但自然沉積的土層不都是深厚粘土層，故下邊界的處理難免出現(xiàn)與實(shí)際情況不相符的可能，從而造成計(jì)算沉積過程線和實(shí)測(cè)過程線的差異。

由于計(jì)算沉降過程線與實(shí)測(cè)沉降過程線的上述差異，通過已有沉降觀測(cè)資料推算實(shí)際工程發(fā)生沉降量的實(shí)用計(jì)算方法非常重要。目前用的較多的方法有：三點(diǎn)法、雙曲線法、指數(shù)法以及對(duì)數(shù)法。對(duì)于濱海新區(qū)加固土樁+預(yù)壓處理軟土路基，選出一種合適的擬合實(shí)測(cè)沉降線的方法有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

1 曲線方程擬合實(shí)測(cè)沉降曲線誤差分析

天津?yàn)I海新區(qū)中央大道二期工程物流中心段，全長(zhǎng)4 952 m，本工程地處II4區(qū)，沿線為大面積鹽池。鹽池底的土層狀況按照地質(zhì)勘查報(bào)告由上往下分別是：（1）淤泥，淤泥質(zhì)土，厚度一般在1～2 m；（2）中液限褐黃色粘土層 (俗稱“硬殼層”)，厚度一般在1～2 m；（3）淤泥質(zhì)中液限粘土層，厚度1～12 m，灰色，軟塑狀態(tài)，高壓縮性，承載力在0.06～0.10 MPa；（4）中液限粘土或低液限粘土，厚度6～9 m，含粉砂夾層，軟塑或硬塑狀態(tài)，承載力在0.07～0.20 MPa；（5）粉質(zhì)中液限粘土或粉質(zhì)低液限粘土，硬塑狀態(tài)，承載力0.20～0.40 MPa。

路基多處于潮濕、過濕狀態(tài)，必須進(jìn)行處理。橋頭引路段路基處理形式為釘形水泥土雙向攪拌樁（正三角形布置）+20 cm碎石墊層+一層鋼塑復(fù)合凸結(jié)點(diǎn)雙向加筋格網(wǎng)+30 cm碎石墊層+戧灰土（10%）80 cm+30 cm碎石墊層+40 cm水泥石灰土（3:5:92），見圖 1。

圖1 軟土路基處理設(shè)計(jì)

橋頭深層處理段采用超載預(yù)壓，超載預(yù)壓土方填至路床頂面以上1.8 m。擬合實(shí)際沉降線的曲線方程比較多。筆者對(duì)天津市濱海新區(qū)中央大道二期工程物流中心段10個(gè)橋頭釘形雙向水泥攪拌樁處理段沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)，運(yùn)用指數(shù)法、雙曲線法、三點(diǎn)法、對(duì)數(shù)法進(jìn)行了擬合。中央大道DK10+800實(shí)測(cè)值及各模型預(yù)擬合比較情況見表1。

表1 中央大道DK10+800實(shí)測(cè)值及各模型擬合值比較

根據(jù)表1的數(shù)據(jù)，在EXCEL中做折線圖，見圖2。

圖2 實(shí)測(cè)及各模型擬合曲線

天津?yàn)I海新區(qū)海濱大道、港城大道所處的路基情況和中央大道情況類似。這兩條路的橋頭50 m范圍內(nèi)采用高壓旋噴樁+預(yù)壓處理，預(yù)壓土高出路面設(shè)計(jì)高1 m，屬于超載預(yù)壓。超載預(yù)壓規(guī)范要求是不少于6個(gè)月，對(duì)海濱大道、港城大道多處橋頭處理段的實(shí)測(cè)沉降數(shù)據(jù)運(yùn)用雙曲線、指數(shù)、對(duì)數(shù)及三點(diǎn)法進(jìn)行擬合，其中海濱大道K1+640路肩情況見表2。

表2 海濱大道K1+640實(shí)測(cè)值及各模型擬合值比較

從上述擬合誤差分析可知，在濱海軟土地基上修筑路基，采用加固土樁+預(yù)壓處理軟土路基的沉降，雙曲線法擬合的方程和實(shí)測(cè)沉降量的相對(duì)誤差最小。從中央大道、海濱大道、港城大道的其余橋頭沉降曲線擬合也得出了相同的結(jié)論。

2 雙曲線法擬合沉降和理正軟件計(jì)算沉降比較分析

通常情況下，沉降計(jì)算是通過理正軟件計(jì)算的。有必要對(duì)理正的計(jì)算和實(shí)測(cè)沉降以及雙曲線擬合沉降進(jìn)行比較分析。

中央大道57號(hào)鉆孔地下水位埋深0.5 m，填土高3m，采用欠載預(yù)壓3個(gè)月處理，預(yù)壓土高0.3m。57號(hào)鉆孔的地質(zhì)情況由上而下分別是：0.7 m淤泥，2.68 m粘土，3.68 m粉土，10 m淤泥質(zhì)土。在57號(hào)鉆孔附近K35+400、K35+700兩處的路中、路側(cè)布置沉降板，預(yù)壓期3個(gè)月結(jié)束，實(shí)測(cè)沉降數(shù)據(jù)、理正計(jì)算和雙曲線擬合對(duì)比見表3。

表3 擬合結(jié)果和理正計(jì)算結(jié)果比較

樁號(hào)后面的 1、2、3表示沉降測(cè)試位置，1、2、3分別表示左側(cè)、路中、右側(cè)，如K35+400-1表示K35+400左側(cè)。

從表3可以看出，對(duì)于預(yù)壓期沉降，理正軟件計(jì)算的預(yù)壓期沉降比較小。其中理正計(jì)算采用微分方程數(shù)值法計(jì)算的結(jié)果比規(guī)范平均固結(jié)度法的結(jié)果理想。

3 結(jié)論

本文針對(duì)天津?yàn)I海新區(qū)3條典型道路的橋頭加固土樁的預(yù)壓處理段沉降數(shù)據(jù)，運(yùn)用誤差分析及數(shù)學(xué)推導(dǎo)，得出如下結(jié)論：

（1）對(duì)于濱海新區(qū)軟土路基上的加固土樁+預(yù)壓處理路段，雙曲線比其余的曲線擬合方法精度高。

（2）預(yù)壓期沉降：理正用平均固結(jié)度法和微分?jǐn)?shù)值法比實(shí)際沉降小很多。理正計(jì)算沒有考慮瞬時(shí)沉降和次固結(jié)沉降。

本文將該方法應(yīng)用于濱海新區(qū)的道路沉降，取得了理想的結(jié)果。但是，道路土質(zhì)、軟土層厚度、施工機(jī)械和工藝等對(duì)軟土路基沉降都有較大的影響，雙曲線法對(duì)別的地區(qū)實(shí)測(cè)沉降擬合是否理想等還有待進(jìn)一步研究。

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