高速公路软弱地基沉降观测与分析

占治军， 褚 为， 刘锦洲

1 中机三勘岩土工程有限公司（430030） 2 中国地质大学（武汉）工程学院（430074）

0 前言

在道路工程中,路面的沉降变形问题始终是一个不可忽视的问题。特别是在软土地区，沉降变形不均匀或沉降量过大，都会直接影响高速公路的正常使用，甚至诱发交通事故的发生。及时掌握道路的沉降变化情况，分析探讨其沉降变形特点和发展规律是很有必要的。一方面,通过地基的变形，沉降和稳定性观测资料的分析,可以评价各种处治方法对液化地基的加固效果；另一方面，通过观测结果对勘测阶段提出的技术参数进行调查、修正，优化设计方案，完善设计计算方法。因此,沉降观测是确保道路工程质量的重要环节[1][2]。

1 工程概述

北京至珠海国道主干线新乡至郑州段高速公路全长约81.7公里，沿线分布着广泛的稻田区、藕池、鱼塘，地下水位深度约0.6m～4.0m，在黄河大堤附近水位为1.0m左右。该区地震烈度为Ⅶ～Ⅷ度。根据地质勘察成果，上部土层以低液限粉土和低液限粘土为主，下部为粉细砂至中砂，存在大量的可液化土及软弱土，为了技术先进、经济合理、确保质量和工期，决定在No.9合同段做两个观测断面进行地基科研试验，以优化设计、施工参数，提供合理的抗液化及减小地基沉降的处理措施。

1.1 观测断面参数

1.1.1 观测断面几何参数

表1 观测断面几何参数一览表

1.1.2 观测断面埋设仪标及部分地基处理参数

表2 观测断面埋设仪标及部分地基处理一览表

1.2 地基处理参数

观测断面处地基处理参数如下表:

表3 观测断面处地基处理参数一览表

1.3 观测断面处地质条件

根据勘察资料,观测断面附近软弱地层在处理之前的物理力学性质为:以粉质粘土、粉土为主夹薄层粉、细砂，呈软塑至流塑状，振动易液化，标贯击数在3～6击，静力触探锥尖阻力qc=1.3～1.6MPa，下部为粉细砂层，呈中密至稍密状。

2 各观测断面主要观测成果分析

2.1 路基横断面设计及测试组件布置方案

考虑到篇幅问题，在此本论文以K60+730断面为例。路基横端面中心设计填土高度6.8m，路面宽度42.5m(左右两边为匝道)，边坡1:1.5。测试组件包括，孔隙水压力计10只，土压力计2只（分别位于碎石桩和桩间土上），布于路中线的分层沉降管1根（24个磁环，其中填土内部6个），横剖管1根，坡脚测斜管2根。

2.2 应力测试分析

如图1和图2所示，当填土高度增加时，桩和土的应力分配依据其刚度不同而各异,总体趋势为碎石桩的桩土应力比在1.02～1.20之间变化，变化幅度较小。

图1 K60+730断面应力时程曲线

2.3 横剖沉降

如图3所示，路中心沉降量最大，填土高度为6.8m时路线中心处沉降量为-178mm。横剖平均沉降量为-148.8 mm。

图2 K60+730断面横剖沉降曲线

3 结论

1）由实验数据和相应测试曲线图可得，当填土高度增加时，桩和土的应力分配依据其刚度不同而各异，总体趋势为，碎石桩的桩土应力比在1.02～1.20之间变化，变化幅度较小。

2）分层沉降测试表明,变形主要发生在地表以下15.0m内的地层，其变形量占总变形量的78%～89%。

3）加固后的地基横剖面呈波动状，碎石桩处理后地基横剖变形较均匀。

[1]王春明.多层砖混住宅水泥搅拌桩复合地基沉降观测与分析[M].天津:河北工业大学土木工程学院.

[2]黄生根,吴鹏,戴国亮.基础工程原理与方法[M].武汉:中国地质大学出版社,2009,37.