高速公路软土地基处治与检测技术研究

2020-05-21张婧丽

山西交通科技 2020年1期

张婧丽

（山西省交通规划勘察设计院有限公司，山西太原 030032）

软土地基含水量大，承载能力低，不能满足路基施工要求，必须采取措施加固，提高地基承载力。某高速公路路线上穿池塘和沟渠，沿线有多段软土地基。设计采用碎石桩和土工格栅加筋碎石桩对软土地基进行加固[1]。为了检验软基加固效果，施工后分别采用动力触探试验和静力触探试验对碎石桩和土工格栅加筋碎石桩的地基承载力进行了检测，并收集数据分析确定碎石桩复合地基承载力，有效保障了软土地基的施工质量。

1 工程概况

某高速公路设计采用双向四车道，平原地区设计车速120 km/h，山岭地区设计车速100 km/h，路基宽度26 m。该高速公路路基第二合同段（K5+325—K8+120）穿越多处鱼塘、沟渠，路基多为软土地基，土质主要为淤泥、全风化花岗岩、强风化花岗岩，软土层厚度2.6～6.1 m，承载能力差。该标段地下水为第四系孔隙潜水，裂隙水不发育，主要靠地表水补给，土体多为高液限软土。该地区雨季降雨充沛，年降雨量1 500 mm 左右。软基分布情况详见表1。

表1 路基第二合同段软基分布汇总表 m

为提高软基路段承载力，采用碎石桩和加筋碎石桩对软基进行加固，并分别采用动力触探试验和静载试验检测软基承载力，以确定加固效果[2]。

2 软土地基处治方案

对软土地基深度低于3 m，或软土地基深度在3～4 m，且局部分布的路段，采用换填法进行处治；若路基排水良好，也可采用堆载预压法处治[3]。当软土地基深度在6 m 以上时，可采用0.50 m 厚土工格栅加筋碎石桩复合地基进行处治。软土深度5～6 m可采用0.50 m 碎石桩复合地基进行处治。如果软土路基上部设计采用挡土墙支挡的高路堤，应选用加筋土挡土墙进行支挡，以减少路基沉降。

根据设计图纸，该段路基填筑高度为8～12 m，结合各段软土地基深度，采取如下方案对各段软土路基进行处治。

a）K5+360—K5+520、K5+890—K6+020、K6+330—K6+450、K6+780—K6+920、K7+050—K7+210 段软基深度为3.3～5.0 m，设计采用碎石桩复合地基进行加固处理，桩基为0.5 m，桩间距1.3 m，设计桩长7.0 m，碎石桩总数4 617 根。

b）K7+660—K7+750 段软基深度超过 6 m，设计采用土工格栅加筋碎石桩对软基进行加固处理，设计桩径为0.5 m，桩间距1.3 m，设计桩长8.0 m，加筋碎石桩总数为2 895 根。

3 碎石桩复合地基承载力检测与分析

3.1 试验方案设计

按照《公路路基施工技术规范》（JTG F10—2006）要求，碎石桩抽检数量不得少于总数的5%[4]。本项目随机抽取了230 根碎石桩进行检测，进行动力触探试验，部分试验检测结果详见表2。

表2 碎石桩动力触探试验检测结果统计表

3.2 承载力检测结果与分析

根据表2 所列数据分析，可以得出以下结论：所抽取的碎石桩桩长最小值为7.09 m，平均桩长为7.27 m，满足施工桩长不少于7.0 m 的要求。共抽取230 个碎石桩进行检测，219 个合格，11 个不合格，合格率为95.7%。

4 加筋碎石桩复合地基承载力检测与分析

4.1 试验方案设计

加筋碎石桩总数为2 895 根，设计桩径为0.5 m，桩间距1.3 m，由3 根桩组成复合地基，呈正三角形分布。加筋碎石桩复合地基承载力设计标准值为130 kN/m2，施工完成一个月后选取有代表性的单桩进行静载试验，静载试验详见图1[5]。

图1 静载试验示意图

4.2 试验检测结果及分析

选取2 根桩分别进行单桩承载力载荷试验和单桩复合地基承载力载荷试验[6]，仅对单桩承载力载荷试验进行分析，试验检测结果详见表3。根据试验检测结果绘制Q-S 曲线图和S-lgt 曲线图。

通过对表3 所列数据与Q-S 曲线图和S-lgt 曲线图进行分析，得出在加载过程中，Q-S 曲线变化均匀，当加载到加筋碎石桩复合地基承载力设计标准值2.5 倍时，碎石桩未发生破坏。根据试验数据，取试验桩的极限承载力145 kN 作为单桩竖向抗压承载力统计值，单桩承载力特征值为统计值的一半，即77.5 kN，残余变形为44.96 mm。同时，结合单桩加筋复合地基试验结果，确定单根土工格栅加筋碎石桩复合基础承载力统计值为323.5 kN，则土工格栅加筋碎石桩复合基础承载力特征值为162 kN/m2，大于设计标准值130 kN/m2，符合规范要求。