樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基現(xiàn)場(chǎng)沉降測(cè)試分析

楊 雷

越來越多的公路和鐵路建造在軟土地基上。在這些地區(qū)，橋墩可由基樁支撐而控制沉降，但兩端的路堤仍會(huì)產(chǎn)生很大的沉降，包括施工沉降以及完工后10年～20年發(fā)生的固結(jié)沉降。橋墩與路堤之間的不均勻沉降也會(huì)隨著時(shí)間與交通流量的增長(zhǎng)而不斷累積增加。這樣，橋墩附近的路面會(huì)產(chǎn)生“凸起”現(xiàn)象，隨后需要不斷墊高路堤以減少不均勻程度。這種回填層給軟土地基增加了額外的荷載，同時(shí)也帶來了更高的維護(hù)費(fèi)用。更重要的是，這種軟弱地基會(huì)降低施工進(jìn)度。所以，需要采取工程措施，以提高軟土地基的有效承載力并控制施工期及長(zhǎng)期的沉降，解決軟土地基上路堤的沉降問題。

在北歐及東南亞，樁基廣泛應(yīng)用于支撐軟土地基上的路堤，而形成樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基。基樁通常采用剛性樁。在樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基中，可假設(shè)整個(gè)路堤的荷載以土拱效應(yīng)通過基樁傳至硬土層[1]。

1 樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基

樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基由以下四個(gè)部分組成:1)上部路堤填土;2)柔性拱(網(wǎng))區(qū);3)樁土復(fù)合加固區(qū);4)下臥層。其結(jié)構(gòu)組成如圖1所示。

在樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基系統(tǒng)中，當(dāng)樁正上方的土與樁之間的土產(chǎn)生差異沉降時(shí)，土拱效應(yīng)隨之產(chǎn)生[2]。土拱的形成使得樁間土工合成材料加筋層所受垂直壓力減小，因此大部分的路堤荷載能夠傳遞到樁上，軟土地基只承受小部分荷載，從而實(shí)現(xiàn)減小沉降的目的。

樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)方便在較深的土層下施工，適用于深層地基加固處理，尤其是在軟土地基(16 m以下)修建對(duì)工后沉降要求嚴(yán)格的高等級(jí)道路，竣工后不需要放置較長(zhǎng)時(shí)間的情況。

2 工程概況

2.1 工點(diǎn)概況

某鐵路干線采用了鋼筋混凝土樁樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基。樁土應(yīng)力測(cè)試試驗(yàn)選取其中兩段進(jìn)行，一處為高路堤，約7.0 m，另一處為低路堤，約3.0 m。兩處測(cè)試工點(diǎn)的軌道結(jié)構(gòu)均為雙塊式無砟軌道，軌道線形為直線;樁的配筋按構(gòu)造要求，施工工藝為鉆孔灌注，樁位布置為正方形，樁徑 60 cm，樁帽1.2 m×1.2 m，樁間距2 m;網(wǎng)墊層厚60 cm，使用雙向80 kN/m的土工格柵雙層鋪設(shè)。

2.2 測(cè)試內(nèi)容

測(cè)試內(nèi)容主要為兩處工點(diǎn)的樁頂及樁間土長(zhǎng)期沉降測(cè)試。通過測(cè)試，重點(diǎn)考察樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基控制沉降特性。

3 結(jié)果分析

兩個(gè)工點(diǎn)樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基的長(zhǎng)期沉降測(cè)試曲線如圖2所示。

從沉降隨時(shí)間的變化曲線可以看出，在樁頂及樁間土處隨著時(shí)間的推移，均有相應(yīng)的沉降量發(fā)生。其中，在路基填筑完畢后施工上部軌道結(jié)構(gòu)期間，沉降值變化相對(duì)較大，樁間土處的沉降值大于樁頂?shù)某两抵?，施工持續(xù)時(shí)間為4個(gè)月。從圖2中還可以看出，樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基的累積沉降量非常有限，高路堤約為10.07 mm，低路堤約為7.37 mm，通過簡(jiǎn)單的計(jì)算可以得知，路堤部分的累積沉降約占其高度的0.44‰。路堤上部結(jié)構(gòu)施工完畢，鋪軌后的沉降稱之為工后沉降。從圖2中可以看出，樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基6個(gè)月的工后沉降量非常小，完全能夠滿足無砟軌道對(duì)工后沉降的要求。從沉降曲線還可以看出，從鋪軌后的兩個(gè)月開始，沉降進(jìn)入穩(wěn)定期。

4 結(jié)語

結(jié)合某干線鐵路樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基工程實(shí)踐，針對(duì)高低兩種路堤進(jìn)行了沉降測(cè)試，結(jié)果表明:經(jīng)樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)處理后的路基工后沉降量(到目前為止，工后沉降6個(gè)月)非常有限，能滿足土質(zhì)路基上修建無砟軌道的要求。另外，測(cè)試數(shù)據(jù)表明，路堤填筑完成后的上部軌道結(jié)構(gòu)施工活動(dòng)，能加速路堤部分的累積沉降。從開始鋪軌后的兩個(gè)月開始，沉降進(jìn)入穩(wěn)定期。

[1] Hewlett W.J.，Randolph M.F..Analysis of Piled Embankments[J].Ground Engineering ，1988，21(3):12-18.

[2] Han.J，Akins.K.Use of Geogrid-Reinforced and Pile-Supported Earth Structures[A].Proceedings of International Deep Foundation Congress[C].Orlando，F(xiàn)L ，USA:American Society of Civil Engineering，2002:14-16.