高速公路軟土地基處治不當(dāng)，會造成路基路面結(jié)構(gòu)出現(xiàn)較大的沉降變形，進(jìn)而導(dǎo)致道路整體結(jié)構(gòu)破壞。為了解決軟土地基沉降變形問題，通常采用強(qiáng)夯法、水泥攪拌樁法對軟土地基進(jìn)行處治。為了準(zhǔn)確確定軟基處治效果，布置測點在路基、路面施工過程中進(jìn)行沉降監(jiān)測，收集數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，作為分析軟基處治效果的主要依據(jù)。

　　1 軟基的沉降機(jī)理

　　軟土地基承載能力差、強(qiáng)度低，在外界荷載作用下容易出現(xiàn)較大的壓縮變形。高速公路沿線分布廣，地基地質(zhì)情況變化較大，準(zhǔn)確掌握地基土的基本特性難度比較大。在路基填筑施工過程中，在路基填料重量的作用下，會使地基產(chǎn)生進(jìn)一步的固結(jié)變形，使路基產(chǎn)生沉降變形。地基土的變形包括體積變形和形狀變形兩部分，體積變形時在正應(yīng)力的作用下壓密地基土，使土體體積縮小; 形狀變形是在剪應(yīng)力作用下土體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生剪切破壞，使地基土形狀發(fā)生變化，進(jìn)而使土體產(chǎn)生剪切破壞，地基沉降主要是由于土體體積變形引起的。地基土在外界荷載作用下，會產(chǎn)生壓縮變形，發(fā)生固結(jié)。外界荷載一部分由地基土中的水承擔(dān)，從而產(chǎn)生孔隙水壓力; 另一部分荷載由土體骨架結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的有效應(yīng)力承擔(dān)。根據(jù)太沙基理論，孔隙水壓力和有效應(yīng)力之和構(gòu)成了地基土的總應(yīng)力。土體在外界荷載作用下，產(chǎn)生沉降變形會經(jīng)歷以下兩個過程: 第一個過程是土體顆粒在外界荷載作用下產(chǎn)生壓縮和側(cè)向膨脹變形，此時壓應(yīng)力沒有超過地基土所能承受的極限壓應(yīng)力，因此土體顆粒的變形量較小; 第二個過程是在壓應(yīng)力超過極限壓應(yīng)力，土體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生流體排出，這個過程中土體體積大幅縮小，水分和空氣被排出，進(jìn)而造成地基產(chǎn)生沉降變形。

　　2 聞合高速軟基沉降監(jiān)測方案

　　2. 1 工程概況聞合高速公路設(shè)計采用雙向四車道，路基設(shè)計寬度 26 mm，路線全長 75. 98 km，設(shè)計車速 100 km/h。該高速公路處于黃土高原干濕過渡區(qū)，夏季濕潤多雨，冬季干旱少雨，降雨主要集中在夏季。該地區(qū)一年中平均氣溫最高月份出現(xiàn)在 7 月，平均氣溫為 23. 8 ℃，平均氣溫最低月份出現(xiàn)在 1 月，平均氣溫為 - 20. 6 ℃。冬季冰凍厚度為 56 cm，冬季干燥少雨，冬歇期間應(yīng)做好防護(hù)。該地區(qū)降雨主要集中在 6 月 ～ 9 月，其中 7 月 ～ 8 月降雨量最大，路基施工過程中應(yīng)做好防排水設(shè)計，防止雨水浸泡。路線個別路段穿越軟土地區(qū)，主要為粉土、粉質(zhì)粘土，軟土厚度為 3. 7 m ～ 8. 7 m，軟土區(qū)域地基土含水量高，承載能力差。為提高地基承載力，采用強(qiáng)夯法和水泥攪拌樁處治軟基路段，并制定監(jiān)測方案對路基沉降變形情況進(jìn)行監(jiān)測，確保路基穩(wěn)定性滿足設(shè)計要求。

　　2. 2 軟基沉降監(jiān)測方案該項目軟基處治后，進(jìn)行路基填筑施工，由于施工工期緊張，填筑施工速度快，為了控制路基沉降變形，在路基填筑完成后對軟基沉降情況進(jìn)行控制。結(jié)合路基填筑高度布置監(jiān)測斷面，在每個斷面布設(shè)沉降板、測桿開展監(jiān)測工作。為了準(zhǔn)確確定各路段軟基沉降情況，分別在強(qiáng)夯法和水泥攪拌樁處治路段布置監(jiān)測斷面和觀測點。監(jiān)測斷面間距為 150 m ～ 200 m，在路基與橋梁、涵洞等構(gòu)造物連接處適當(dāng)加密。沉降監(jiān)測采用電子水準(zhǔn)儀、銦鋼尺進(jìn)行觀測，測量精度必須滿足二等水準(zhǔn)測量要求。根據(jù)路基實際情況確定觀測頻率，對一般路段，觀測初期 1 次/( 1 ～ 2) d 或 1 次/3 d，如出現(xiàn)沉降突變增加觀測頻率至 1 次/d，完工后或冬歇期 1 次/14 d。路面施工后 6 個月 1 次/( 10 ～ 15) d，通車運行 0 ～ 3 個月 1 次/月，4 個月 ～ 12 個月 2 次/月。

　　3 軟土地基沉降監(jiān)測結(jié)果分析

　　3. 1 施工中路基中心沉降變形分析為了準(zhǔn)確確定路基中心在施工過程中的沉降變形情況，選取有代表性的斷面進(jìn)行沉降變形分析。在路基填筑過程中，分別在每次填筑完成后進(jìn)行路基沉降觀測，記錄變形數(shù)據(jù)如表 1 所示，繪制沉降量—填高—時間曲線如圖 1 所示。

　　分析監(jiān)測斷面監(jiān)測數(shù)據(jù)和變化曲線，在路基填筑施工初期該監(jiān)測斷面路基中心沉降變化速度較快，后期變化速度趨緩。這主要是由于施工期間隨著路基填筑厚度不斷增加，軟基上部荷載不斷增加，在荷載作用下軟基不斷被壓密和固結(jié)。施工初期沉降變形大，瞬時沉降速率高; 在填筑施工后期，軟基固結(jié)變形逐漸下降，沉降速率下降，變形曲線逐步趨于平緩。

　　3. 2 軟基沉降結(jié)果分析為了準(zhǔn)確確定軟基沉降變化情況，在路基填筑施工過程中，完工后分別進(jìn)行監(jiān)測，收集數(shù)據(jù)分析軟基變形情況。項目施工過程中先后布置 60 多個觀測斷面，分別在路基填筑施工階段、完工后和路面施工階段開展沉降監(jiān)測。軟土地基采用強(qiáng)夯法、水泥攪拌樁進(jìn)行處治，分別在各處治路段選擇監(jiān)測斷面，其中斷面一、斷面二位于強(qiáng)夯處治路段，斷面三、斷面四和斷面五位于水泥攪拌樁處治路段。該施工區(qū)域軟土地質(zhì)主要為粉土和粉質(zhì)黏土，監(jiān)測斷面布置如圖 2 所示。監(jiān)測時間自 2018 年 8 月開始，一直持續(xù)到 2019 年 2 月，監(jiān)測結(jié)果如表 2 所示。

　　3. 3 軟基沉降速率分析分析五個斷面監(jiān)測結(jié)果，各斷面沉降監(jiān)測結(jié)果見表 3，繪制各斷面沉降速率變化曲線詳見圖 3。分析圖 3 曲線變化情況，在監(jiān)測初期，路基沉降變化速度快，且隨著路基荷載的增加，沉降速率迅速增大。這是由于路基施工階段，路基填筑厚度不斷增加，荷載不斷增大，軟土地基在荷載作用下逐漸產(chǎn)生固結(jié)和壓密，加快了沉降速率變化速度。路基填筑完成后，路基沉降速率明顯下降，且隨著時間的增長，沉降速率不斷變小，到路面施工階段路基沉降變形速率接近于 0，遠(yuǎn)小于規(guī)范要求的 3 mm/月，說明路基沉降變形已基本趨于穩(wěn)定。

　　4 結(jié)論

　　通過對處治后高速公路軟土地基開展沉降監(jiān)測工作，對路基、路面施工過程中和完工后軟基沉降情況進(jìn)行分析，得出以下結(jié)論:

　　1) 分析監(jiān)測斷面路基中心沉降監(jiān)測結(jié)果，得出路基填筑施工初期沉降變化速率較快，后期變化速率趨緩，這是由于施工初期軟基壓密和固結(jié)變形大，后期變形小造成的;

　　2) 分析軟土路基沉降監(jiān)測結(jié)果，得出各監(jiān)測斷面最終沉降變形量均小于規(guī)范要求的 300 mm，滿足設(shè)計要求，且強(qiáng)夯法處治的軟基沉降變形較水泥攪拌樁處治路段小;

　　3) 分析路基沉降變形速率曲線，得出施工前期軟基沉降變形速度快，后期逐步趨于穩(wěn)定，且沉降速率小于 3 mm/月，說明沉降變形趨于穩(wěn)定，達(dá)到了預(yù)期的處治效果。

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　　《高速公路軟土地基沉降監(jiān)測分析》來源：《山西建筑》，作者：李 培 樂