唐曹公路软基处理沉降变形规律对比分析

2014-12-25杨剑

交通运输研究 2014年16期

关键词：曲线拟合关联度土层

杨剑

（唐山市唐港高速公路管理处，河北唐山063021）

0 引言

根据唐曹公路的工程特性，选取SG—1 合同段，区域内不良地质为砂土液化、软土及盐渍土，需要处理的软土地基约为21km，分别采用水泥搅拌桩和高压旋喷桩复合地基处理软土地基，采用双曲线拟合来推算软土地基处理后的最终沉降。

1 水泥搅拌桩沉降变形规律

1.1 施工期间沉降曲线

施工时按设计要求的位置设置沉降板。沉降板与路基一起分层分节安装，施工前期每填1层土观测1次，路堤高度超过2.5m时每天观测1次，直到路基施工高程符合要求，以后每3天观测1次直到预压期结束。

由于篇幅所限，本文对三个具有代表性的水泥搅拌桩复合地基沉降的实测数据进行分析，典型断面的工程地质条件如表1～表3所示。

表1 断面1土层物理力学指标

表2 断面2土层物理力学指标

表3 断面3土层物理力学指标

1.2 工后沉降变形曲线

本文采用双曲线法对地基沉降进行预测。针对唐曹公路的现场试验测得的大量地基沉降数据，进行沉降预测。

断面1 选取沉降观测后的第75～285d 的观测数据建立曲线拟合方程，即t0=75d，S0＝8.8cm，绘制与t-t0关系曲线，如图1所示。

由拟合方程确定曲线方程的参数为α＝2，β＝0.3488，曲线拟和关联度较大。相应的曲线方程为：

拟合曲线如图2所示。

图2 断面1双曲线拟合曲线

由双曲线预测可得断面1 的最终沉降为11.667cm，据实地观测第285d 的沉降为11.481cm，根据观测数据，连续2～3d的月沉降少于0.5cm，可认为该路段沉降已基本稳定。

断面2 选取沉降观测后的第121～331d 的观测数据建立曲线拟合方程（见图3），即t0=121 d，S0＝13.5cm，α＝14.5，β＝0.3893，曲线拟合关联度较大。计算得出最终沉降为16.07cm，且根据实际观测路基沉降已达到稳定状态。

图3 断面2双曲线拟合曲线

断面3 选取沉降观测后的第97～277d 的观测数据建立曲线拟合方程（见图4），即t0=97d，S0＝12.4cm，α＝12.0833，β＝0.4837，曲线拟合关联度较大。计算得出最终沉降为14.151cm，且根据实际观测路基沉降已达到稳定状态。

图4 断面3双曲线拟合曲线

2 高压旋喷桩沉降变形规律

2.1 施工期间沉降曲线

高压旋喷桩的沉降观测同水泥搅拌桩类似，选取典型三个断面的工程地质条件如表4～表6所示。

表4 断面1土层物理力学指标

表5 断面2土层物理力学指标

表6 断面3土层物理力学指标

2.2 工后沉降变形曲线

高压旋喷桩1 选取沉降观测后的第94～304d的观测数据建立曲线拟和方程（见图5），即t0=94d，S0＝8.1cm，α＝12，β＝0.2798，曲线拟合关联度较大。计算得出最终沉降为11.67cm，根据观测数据，连续2～3d 的月沉降少于0.5cm，可认为该路段沉降已基本稳定。

图5 高压旋喷桩断面1双曲线拟合曲线

高压旋喷桩2 选取沉降观测后的第130～340d的观测数据建立曲线拟和方程（见图6），即t0＝130d，S0＝8.4cm，α＝11.4667，β＝0.2017，曲线拟合关联度较大。计算得出最终沉降为13.3578cm。根据观测数据，连续2～3d 的月沉降少于0.5cm，可认为该路段沉降已基本稳定。

高压旋喷桩3 选取沉降观测后的第160～370d的观测数据建立曲线拟和方程（见图7），即t0=160d，S0＝9cm，α＝11.2，β＝0.312，曲线拟合关联度较大。计算得出最终沉降为12.2cm。根据观测数据，连续2～3d 的月沉降少于0.5cm，可认为该路段沉降已基本稳定。

图6 高压旋喷桩断面2双曲线拟合曲线

图7 高压旋喷桩断面3双曲线拟合曲线

3 两种方法的对比分析

通过对本文的现场沉降数据分析可以看出，使用高压旋喷桩加固的地基总沉降量比水泥搅拌桩处理后的地基沉降小，能确保重要建筑物的安全使用。高压旋喷桩最大处理深度为24m，可以用来处理场地受限的特殊情况，主要适用于对软弱土层（第四纪的冲积层、洪积层、残积层及人工填土等）的处理，且实践证明砂类土、黏性土、黄土和淤泥都能进行旋喷加固，且处理效果较好。