梁俊峰

(晉中市交通建設(shè)質(zhì)量安全監(jiān)督局，山西 晉中 030600)

1 工程概況

某公路工程總長約10.4 km，路基設(shè)計(jì)寬度為12 m，為二級(jí)公路。在公路沿線范圍內(nèi)，存在軟土地基分布，還包括特殊性巖土，如濕陷性黃土與鹽漬土。對(duì)于濕軟路基段，其路堤填高為6.5 m，采用砂礫土作為路堤的填料。在沿線軟基段中，地下水的實(shí)際埋藏深度相對(duì)較淺，在0.4～1.2 m范圍內(nèi)，高程處在978.3～978.5范圍內(nèi)，為典型的潛水，補(bǔ)給方式為大氣降水和地表水滲透。因該工程軟基段的地形較為開闊，和民房之間的距離相對(duì)較遠(yuǎn)，周圍無重要管線，在制定軟基處理方案時(shí)，可不考慮周圍環(huán)境造成的影響。

2 軟基處理

目前，公路軟基處理方式有很多，具體可分成以下幾類：改善地基類，如換填、擠淤和砂墊層；改善荷重結(jié)構(gòu)類，如反壓護(hù)道和采用輕質(zhì)填料。具體根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況選用。為保證軟基處理效果，減少材料使用，還可采用多種方法進(jìn)行綜合處理。比如，換填在軟土處在地表且厚度不大的情況下較為適用；擠淤在積水，且水不容易排除，沒有硬殼的情況下較為適用；反壓護(hù)道是指于路堤兩側(cè)進(jìn)行護(hù)道的填筑，寬度不超過路堤，避免路堤以下地基產(chǎn)生隆起與擠出，在非耕作區(qū)與取土較為容易的情況下較為適用。

在該工程中，根據(jù)其地勘報(bào)告，軟基段地下水實(shí)際埋深相對(duì)較淺，在0.4～1.2 m范圍內(nèi)。由于路堤填料不具透水性，所以在和軟基相接觸以后，受荷載作用，軟基水將從路堤兩側(cè)向外排出，在這種情況下，軟基將難以固結(jié)，使孔隙水壓力增加，最終導(dǎo)致地基強(qiáng)度不足而產(chǎn)生整體失穩(wěn)。而砂礫墊層具有較強(qiáng)的透水性，在受壓之后，墊層將起到排水作用，促使孔隙水壓力不斷消散，加快軟層固結(jié)速度，保證整體強(qiáng)度，防止路堤失穩(wěn)。為對(duì)排水邊界條件進(jìn)行改善，使?jié)B流水快速從路堤范圍內(nèi)排出，于地基表面鋪設(shè)一層砂墊層，其厚度為0.8 m。該砂墊層具有良好滲透性，能減小對(duì)水流造成的阻力。之后再根據(jù)地基的強(qiáng)度，結(jié)合沉降實(shí)際情況實(shí)施填料分層填筑。

因路堤之外的地基由于受到路堤荷載作用也會(huì)產(chǎn)生壓應(yīng)力與剪應(yīng)力，所以地基處治范圍應(yīng)比路堤的底部寬度略大，以此保證地基整體穩(wěn)定性，避免側(cè)向變形和因此產(chǎn)生的沉降。根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范，實(shí)際處治范圍需要比路堤底部兩側(cè)分別寬出1 m。另外，為使路堤荷載得以均勻分布，保證路堤填土強(qiáng)度與整體性，避免沉降，還要在砂墊層的表面鋪設(shè)土工格柵。

3 路堤沉降與穩(wěn)定性分析

為了給施組計(jì)劃的制定提供正確指導(dǎo)，需對(duì)不同荷載條件下任意時(shí)間對(duì)應(yīng)的固結(jié)度進(jìn)行計(jì)算，然后以計(jì)算結(jié)果為依據(jù)，對(duì)地基土強(qiáng)度不斷增長予以推算，以此對(duì)不同荷載條件下地基穩(wěn)定性實(shí)施驗(yàn)算，確定加荷預(yù)壓過程中沉降量，保證加載計(jì)劃可以順利完成。由于路堤荷載相對(duì)較大，所以在施工中通常采用分級(jí)增加方法。先通過前期荷載的適當(dāng)施加，提高一定地基土強(qiáng)度，之后再逐級(jí)的施加荷載。在這種情況下，應(yīng)對(duì)地基土由于固結(jié)而增加的強(qiáng)度實(shí)施推算，同時(shí)對(duì)不同荷載條件下的地基整體穩(wěn)定性做理論驗(yàn)算。另外，針對(duì)這一充分路堤自身重量進(jìn)行預(yù)壓的情況，還應(yīng)對(duì)路堤荷載下發(fā)生的沉降進(jìn)行初步估算，進(jìn)而為之后對(duì)運(yùn)營過程中產(chǎn)生的沉降的控制提供便利。

該工程的工期為12個(gè)月，根據(jù)當(dāng)?shù)仄渌こ添?xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，在進(jìn)入到10月份后，將因?yàn)闅鉁睾艿蜔o法進(jìn)行路面施工，所以路基工期不超過5個(gè)月。根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范的要求，對(duì)路堤進(jìn)行穩(wěn)定性驗(yàn)算時(shí)，需使用有效固結(jié)應(yīng)力這一方法。地基土在受到路堤填料持續(xù)作用后將發(fā)生固結(jié)，使強(qiáng)度不斷提高。為了保證路堤在最不利狀況下的安全，對(duì)抗滑力進(jìn)行計(jì)算時(shí)，在低水位的下部，實(shí)施浮重度計(jì)算；在下滑力的計(jì)算過程中，對(duì)于低水位下部，可直接采用浮重度，則在低水位和浸潤線間，應(yīng)采用飽和重度。在穩(wěn)定驗(yàn)算中，容重安全系數(shù)主要由所用計(jì)算方法與抗剪強(qiáng)度決定，即容許安全系數(shù)要根據(jù)所選計(jì)算方法與強(qiáng)度指標(biāo)來選定，以此對(duì)工程安全與否進(jìn)行準(zhǔn)確評(píng)價(jià)。在該工程中，將容許安全系數(shù)確定為1.2。對(duì)于地基產(chǎn)生的沉降，通過分層總和來計(jì)算，而地基固結(jié)度則主要根據(jù)太沙基理論通過計(jì)算確定。

由填土、時(shí)間和沉降之間的關(guān)系曲線可知(圖1)，絕大部分的沉降可以在施工過程中完成，相比之下，前期沉降速度相對(duì)較快，隨著沉降的不斷完成，沉降速度越來越慢。根據(jù)路面施工完成后的沉降曲線與殘余沉降曲線可知，在路面竣工后，沉降值為139 mm，基于此，路基填筑時(shí)，實(shí)際控制高程需要高于設(shè)計(jì)高程至少139 mm，只有這樣才能使線形達(dá)到順暢。另外，針對(duì)施工完成后產(chǎn)生的殘余沉降，公路的管養(yǎng)部門需要切實(shí)加強(qiáng)監(jiān)控，如果發(fā)現(xiàn)沉降，應(yīng)立即進(jìn)行填補(bǔ)處理。

圖1 填土、時(shí)間和沉降之間的關(guān)系曲線

根據(jù)工程的進(jìn)度安排和地基強(qiáng)度實(shí)際增長狀況，可將路堤填筑施工分成以下三級(jí)：第一級(jí)在1～2月進(jìn)行，填高為2 m，下滑力與總抗滑力分別為22.474 KN、56.692 KN，對(duì)應(yīng)2.523的滑動(dòng)安全系數(shù)；第二級(jí)在2～4月進(jìn)行，填高為2 m，下滑力與總抗滑力分別為300.406 KN、643.392 KN，對(duì)應(yīng)2.142的滑動(dòng)安全系數(shù)；第三級(jí)在4～5月進(jìn)行，填高為2.5 m，下滑力與總抗滑力分別為755.066 KN、1 094.399 KN，對(duì)應(yīng)1.449的滑動(dòng)安全系數(shù)，第三級(jí)加荷穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果如圖2所示?？梢姡陨先?jí)滑動(dòng)安全系數(shù)都比容許穩(wěn)定系數(shù)高。

圖2 第三級(jí)加荷穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果

4 結(jié)束語

公路工程建設(shè)中，常因地形地物影響和公路路網(wǎng)規(guī)劃制約而需要從軟基地帶上穿過。因軟基承載能力較低，若未加處理，將無法承受上部荷載，導(dǎo)致軟土以上路堤產(chǎn)生位移、變形和破壞。對(duì)此，必須對(duì)軟基實(shí)施處理，并對(duì)處理后的路堤沉降和穩(wěn)定性進(jìn)行驗(yàn)算。這樣才能使軟基處理達(dá)到預(yù)期要求，保證安全可靠性與經(jīng)濟(jì)合理性。