“橋頭跳車”問題研究的方法論及實驗程序

張金泉

【摘 要】 為有效解決“橋頭跳車”問題，從本質(zhì)上揭示注漿加固減少路基沉降的力學原理和土層特性進行的科研實驗，提出了一套研究的方法論及實驗程序，來保證實驗及研究成果的準確性、真實性、科學性。同時為其他路基加固方案研究提供參考。

【關(guān)鍵詞】 橋頭跳車；研究；方法論；實驗程序

"Bridgehead Bump" Research methodology and experimental procedures

Zhang Jin-quan

(Design of roads and bridges in Wenzhou Huasheng Co., Ltd Wenzhou Zhejiang 325000) 

【Abstract】 To effectively solve the "bridge jumping" issue, reveal the essence grouting reduce research laboratory characteristics of soil mechanics and foundation settlement conducted, proposed methodology and experimental study of a set of procedures to ensure that the results of experiments and research accuracy, authenticity, scientific. While providing a reference for other subgrade strengthening research programs.

【Key words】 Bridgehead Bump;Research;Methodology;Experimental procedure

1. 引言

（1）在我國沿海的地區(qū)，廣泛地分布著海相沉積的淤泥質(zhì)粘土，興建于該區(qū)軟土地基上的工程普遍面臨著工后沉降過大的問題，某些公路建成十幾年來，部分路基沉降迄今仍在不斷發(fā)展，最大沉降已超過2.0m。由于路基沉降量較大，但橋梁采用樁基礎(chǔ)，其沉降量較小，所以普遍存在“橋頭跳車”現(xiàn)象。橋頭跳車造成的危害主要表現(xiàn)在影響行車舒適性、速度、安全和增加車輛運營費用、公路養(yǎng)護費用等幾個方面。

（2）通過力學分析可知，引起橋頭跳車的主要原因主要包括地基強度不足或上部荷載過大兩大類?，F(xiàn)有的處治方法主要有提高路基整體性、增大地基強度和減小軟基上部附加荷載等。在溫州部分公路對橋頭交接段路基采用了注漿法加固進行處理，該措施取得了很好的效果，只有從本質(zhì)上揭示注漿加固減少路基沉降的力學原理和土層特性，才能為將來的路基沉降處理作出指導。因此，需要查明其處理后的公路路基、軟土地基的工程力學性狀，與未處理段進行對比，分析處理效果，為今后采取更經(jīng)濟有效的方法解決“橋頭跳車”問題提供依據(jù)。

（3）對此提出了一套研究的方法論及實驗程序，來保證實驗及研究成果的準確性、真實性、科學性。

2. 具體實例

2.1 溫州濱海地區(qū)代表性的路段——104 國道甌海段橋頭跳車處治（路基注漿加固）后和未處治的橋頭路基，需對注漿加固減少路基沉降的力學原理及未加固前土層進行內(nèi)在機理對比分析研究，我們提出的一套研的究方法論及實驗程序，其主要由兩大方面內(nèi)容組成：

2.1.1 橋頭跳車路基鉆芯驗證：對原狀土鉆孔采樣；對路基土層厚度、密實度進行動力觸探試驗及面波物理勘探試驗；對土層常規(guī)土工分析，高壓固結(jié)、滲透系數(shù)等特殊試驗。

2.2.2 橋頭跳車路基流變特性研究：在常規(guī)固結(jié)試驗的基礎(chǔ)上，專門對軟土的流變特性進行了研究，即對軟土的固結(jié)表象后面的本質(zhì)進行力學分析，包括兩部分：（1）分析軟土的流變特性；（2）軟土路基沉降力學分析。

2.2 方案設(shè)計目的

為橋頭跳車研究提供嚴謹、科學的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，需嚴格執(zhí)行相關(guān)地質(zhì)勘察規(guī)范、土工試驗標準以及相關(guān)軟土路基流變研究規(guī)范，為今后采取更經(jīng)濟有效的方法解決“橋頭跳車”問題提供依據(jù)和技術(shù)指導。

2.3 具體設(shè)計方案。

2.3.1 橋頭跳車路基鉆芯驗證方案：

2.3.1.1 選取已注漿和未注漿的橋頭路基，調(diào)查現(xiàn)有路基土層地質(zhì)及注漿分布情況：

（1）查相關(guān)圖紙橋頭路基采用了壓密注漿法處理：壓密注漿均采用3.0m等距的方格網(wǎng)狀布孔，從橋頭起算，分為三個處理段，分別為的加固段，約15m；漸變段，約9m；過渡段，約20m。其中加固段注漿孔至路基基底以下10m，漸變段至基底以下7.0m，過渡段至基底以下4.0m。（見下表1及橋頭注漿現(xiàn)場照片見圖1～4）。

（2）勘察橋頭場地均位于海積平原，一般表部為厚1.0～2.0m的俗稱“硬殼層”的黏性土。一般埋深2～35m為流塑狀高壓縮性的淤泥、淤泥質(zhì)黏土，工程力學性質(zhì)差，是路基的主要壓縮層。30m以下為海相、湖相沉積的軟塑～可塑狀黏性土及前第四系地層（基巖）。

2.3.1.2 勘察工作布置：根據(jù)實際情況，鉆芯取樣橋頭只選取單一方向半幅，兩個車道范圍。具體位置詳見下表1。

表1 鉆探取樣孔分布表

序號 線路名稱 中心樁號 橋名 區(qū)域 橋頭位置 處治方法

1 104國道 K1916+454 五匯橋 溫州甌海 溫州方向 未處治

2 104國道 K1922+463 下呈二橋 溫州甌海 溫州方向 注漿加固

3 104國道 K1925+973 沈岙橋 溫州甌海 溫州方向 注漿加固

（1）勘探孔布置于加固段，本次為探查加固段、漸變段、過渡段的路基基礎(chǔ)及地基物理力學性狀，勘探孔在三個區(qū)段及未處理區(qū)均布置面波法地球物理勘探。

A.加固段為本次勘察的重點，垂直道路軸線，距橋頭約5m的位置布置勘探孔，主要考慮勘探孔不宜距橋頭太遠，且路基基礎(chǔ)及地基土層又不受橋樁影響太大；在兩個車道外側(cè)邊緣線處各布一個孔，深度為原注漿深度下3米，預(yù)計孔深16m，在兩個車道中間與外部布孔4個，分兩排，排間距1.0m，孔深10米。

B.為查明加固段、漸變段、過渡段公路路基的處理效果，除所有勘探鉆孔中該段土層進行動力觸探試驗外，在加固段進行3個點的面波地球物理勘探，在漸變段、過渡段各進行2個測點，同時在未經(jīng)注漿處理段進行2點的測試，供對比分析其處理效果，以查明處理段的相對密實度。

C.為便于對比，在未進行壓密注漿法進行處理的橋頭，布置3個勘探孔，進行取樣、原位測試。橫向布孔兩個車道外側(cè)邊緣線處與車道中間線各布一個孔，共一排3個孔?？碧娇咨钆c處理過橋頭同深，即勘探孔深度至路基填方以下7m，加上路基填方3.0m左右，總孔深10.0m左右。

（2）原位測試。

A.圓錐動力觸探試驗。

在路基土進行圓錐動力觸探試驗，確定路基填土的密實度。

本次勘察在路基填土層中進行圓錐動力觸探試驗，在經(jīng)壓密注漿處理橋頭的1/2勘探孔（另1/2勘探孔需取芯觀測）、未經(jīng)處理的橋頭其中2個勘探孔中進行。試驗連續(xù)進行，確定地基土的密實度。圓錐動探試驗要求記錄貫入10cm的錘擊數(shù)，預(yù)計30m。

endprint

B.面波物理勘探試驗

通過對路基加固前后及不同段（加固段、漸變段、過渡段）的面波速度等相關(guān)參數(shù)的對比，推算出不同深度介質(zhì)的性質(zhì)，來推斷其加固效果。單個橋頭預(yù)計布置面波測點9個。其中路基加固前測試點2個，路基加固后加固段3個，漸變段2個，過渡段2個，共計9個測點。

（3）原狀土取樣。

均為原狀土鉆孔，土層每1米內(nèi)取一只原狀土樣。共取原狀土樣157件。

采用薄壁取土器，取樣、包裝、運輸過程中，只要小心認真操作，擾動較小，試驗指標可靠。進場前均選取全新、質(zhì)量可靠的土樣盒和取樣器。

（4）室內(nèi)土工試驗。

A.常規(guī)試驗。

全部土樣均需進行常規(guī)土試分析，測定或計算天然含水量(W)、天然容重(γ)、比重(D)、孔隙比(e)、液限(WL)、塑限(WP)、液性指數(shù)(IL)、塑性指數(shù)(IP)、壓縮系數(shù)(a1-2)、壓縮模量(Es)等。

根據(jù)路基土的工況條件，本次常規(guī)土樣均做固結(jié)快剪指標(c、)。

B.特殊試驗。

分層每層增做8組高壓固結(jié)、滲透系數(shù)（KV、Kh）等特殊試驗，組各約32組，另外每層8件，共32件土樣送浙江大學，供其做流變等試驗。

（5）測量。

A.定點放樣。

勘探孔在施工前進行定點放樣?？碧娇追艠涌梢詷驑都捌渥鴺酥禐榛鶞剩凑崭骺碧娇椎脑O(shè)計坐標值采用SET500全站儀進行測量放樣。

B.標高測定。

所有勘探孔均按橋臺為基準（若有高程控制點則按其引測），進行孔口標高測量，回路閉合差滿足測量精度要求（±40√L mm）。

2.3.1.3 勘察預(yù)計工作量。

根據(jù)以上勘察工作安排，其勘察工作量預(yù)計如下表2。

表2 預(yù)計工作量一覽表

鉆孔 原位測試 孔數(shù) 進尺 重型動探試驗 面波地球

物理勘探

個 米 米 測點

19 214 30 9

測量 取原狀土樣 室內(nèi)試驗

孔數(shù) 臺班 測地下水位 常規(guī)試驗 滲透 高壓固結(jié)

個 個 次 組 組 組 組

19 3 19 157 125 32 32

2.3.1.4 勘探關(guān)鍵技術(shù)及質(zhì)量保證措施。

（1）鉆探。

采用XY-1B型立軸回轉(zhuǎn)式油壓巖芯鉆機，適用于各種地層，鉆進最大深度為 100m。采用普通合金鉆頭(110～130mm)，雙套活塞巖芯管泥漿護壁鉆進，孔徑不小于110mm，確保原狀土樣采取。全孔連續(xù)取芯，本次鉆探以保證取樣為主，回次進尺保證取樣為前提。路基填土回次進尺控制在0.5m內(nèi)，主要配合動探試驗，并且認真觀察記錄，準確判定路基底板與地基土分界面。巖芯采取率保證在90%以上。 

（2）原狀土取樣。

A.對于軟塑和流塑狀態(tài)黏性土采用取土器靜壓法取樣。土樣規(guī)格110mm，L=300mm。

B.土樣取出后及時蠟封，以防濕度變化。蠟封后及時貼上標簽，以免混淆。土樣封蠟后及時貯存于室內(nèi)，并采取必要的防護措施。

C.采用上、下帶彈簧壓板的專用土樣桶運輸土樣以減少擾動，土樣采取后至試驗前的存放時間不超過2天。

（3）圓錐動力觸探試驗。

在路基土進行圓錐動力觸探試驗，確定路基填土的密實度。圓錐動探試驗技術(shù)要求應(yīng)符合《GB50021-2001》規(guī)范要求，記錄每貫入10cm的錘擊數(shù)，每次連續(xù)不超過50cm，采用鉆具清除孔渣土后再次進行錘擊試驗。并且試驗時認真觀測，當貫入度突然增大時，及時記錄，以配合查清路基底板深度。

（4）室內(nèi)土工實驗。

按照《土工試驗方法標準》（GB/T50123-1999）規(guī)范要求的操作程序執(zhí)行。

（5）現(xiàn)場安全措施及場地恢復(fù)（略）。

2.3.2 橋頭跳車路基流變特性研究：

2.3.2.1 根據(jù)橋頭跳車路基鉆芯驗證方案的現(xiàn)場取樣及相關(guān)實驗成果的基礎(chǔ)上，進行橋頭跳車路基流變特性研究，其包含以下兩部分：一、分析軟土的流變特性；二、軟土路基沉降力學分析。

（1）流變試驗——分析軟土的流變特性：

A.開展軟土的流變剪切和壓縮特性研究。通過流變試驗，研究橋頭處治后不同深度的軟土層的流變特性分布規(guī)律，并且與未處治橋頭進行對比。

B.通過對比處治和未處治橋頭軟土地基的流變閥值的差異，分析流變特性對產(chǎn)生橋頭跳車的影響，揭示產(chǎn)生橋頭跳車的原因，為經(jīng)濟合理地提出對橋頭處治的施工設(shè)計要求提供科學指導。

（2）力學分析——軟土路基沉降力學分析：

A.開展物理特性分析，通過分析對比處治與未處治軟土地基流變特性的變化，分析注漿量對流變閥值的影響，同時分析注漿處治后漿液與原軟土結(jié)合情況，為使用注漿工藝治理橋頭跳車問題提供理論依據(jù)。

B.經(jīng)驗得知：注漿以前，由于路基的松散特性，軟土地基受到集中載荷的影響較大。通過注漿有效地提高了路基的整體特性，使集中載荷均布化，有效地減小了局部沉降。所以，需要通過數(shù)值計算，定量地分析注漿對提高路基整體性的影響，即分析注漿前后軟土地基的受力差異，為利用注漿技術(shù)來治理橋頭跳車技術(shù)做出科學指導。

2.3.2.2 研究方案。

A.根據(jù)軟土的分層流變特性。每層土取樣不少于7個，試驗采用分級加載的方式進行。為了得到試樣在分別加載時的流變曲線，需要在分級加載試驗數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上進行分析，得到分別加載流變曲線。每級加載擬作用7天時間，若7天內(nèi)24小時內(nèi)變形已經(jīng)小于0.005 mm，則停止加載；若7天時24小時內(nèi)變形大于0.005 mm，則繼續(xù)加載至24小時內(nèi)變形小于0.005 mm為止。

B.根據(jù)流變試驗結(jié)果繪制應(yīng)力應(yīng)變曲線；通過數(shù)據(jù)擬合，提出適合溫州地區(qū)的軟土流變模型；通過反演方法確定模型參數(shù)。同時繪制應(yīng)變時間曲線，求出處治后與未處治軟土地基的流變閥值差異。

C.對于采用注漿處治的軟土地基，通過分析注漿后與未注漿軟土地基的流變特性差異，揭示注漿對流變特性，特別是流變閥值的影響機制；同時通過分析注漿后軟土承受的壓力與軟土流變閥值的相對大小關(guān)系，分析注漿工藝對處理橋頭跳車問題的合理性，提出經(jīng)濟合理地注漿的操作標準。

D.利用鉆芯驗證提供的基本參數(shù)，結(jié)合流變實驗得到的軟土地基流變模型，通過數(shù)值建模和力學計算，分析注漿對提高路基整體性的作用，求得軟土地基所承受上部載荷與軟土地基流變閥值的相對大小關(guān)系，揭示注漿控制橋頭跳車的力學機理。

2.3.2.3 擬解決的關(guān)鍵技術(shù)問題。

A.軟土地基處治前后流變特性的變化，特別是流變閥值的變化；

B.路基整體性的控制。

2.3.2.4 主要創(chuàng)新性。

A.提出了軟土地基固結(jié)完成后繼續(xù)沉降的溫州地區(qū)流變閥值模型；

B.揭示了利用控制路基整體性來有效降低局部載荷的力學機理。

2.3.2.5 預(yù)期成果。

通過流變試驗和力學計算分析，探討產(chǎn)生橋頭跳車的本質(zhì)原因；提出具有地區(qū)性特色的流變模型和流變閥值；判斷現(xiàn)有處治方式的經(jīng)濟合理性；為將來的橋頭跳車處治提供科學依據(jù)，以及橋頭跳車防治提供技術(shù)指導。

2.3.3 勘察交通組織及科研工期。

（1）勘察交通組織：為保證原狀土取樣等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的科學性，建議需勘測的半幅路基封閉交通，另外半幅進行限速雙向交通。

（2）項目科學研究合理工期24個月。

3. 結(jié)語

通過規(guī)范的現(xiàn)場鉆芯驗證及嚴謹?shù)能浲亮髯儗嶒?、力學分析等的一套方法論及實驗程序，以最大化的保證實驗及研究成果的準確性、真實性、科學性，為今后采取更經(jīng)濟有效的方法解決“橋頭跳車”問題提供依據(jù)和技術(shù)指導。同時對軟土路基其他加固方案研究提供參考。

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參考文獻

［1］ 《土工試驗方法標準》（GB/T 50123-1999）.

［2］ 《公路軟土基路堤設(shè)計與施工規(guī)范》（JTJ 071-96） .

［3］ 《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》（JTJ 041-2000）.

［4］ 《公路工程地質(zhì)勘察規(guī)范》(JTG C20-2011).

［5］ 李興照?飽和軟粘土的流變和循環(huán)流變特性研究?同濟大學土木工程學院/博士論文，2005.08.

［6］ 范志雄?軟土的流變性質(zhì)及其對基坑工程性能的影響分析?汕頭大學結(jié)構(gòu)工程學院/碩士論文，2010.05.

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［文章編號］1619-2737（2014）07-10-001

endprint

B.面波物理勘探試驗

通過對路基加固前后及不同段（加固段、漸變段、過渡段）的面波速度等相關(guān)參數(shù)的對比，推算出不同深度介質(zhì)的性質(zhì)，來推斷其加固效果。單個橋頭預(yù)計布置面波測點9個。其中路基加固前測試點2個，路基加固后加固段3個，漸變段2個，過渡段2個，共計9個測點。

（3）原狀土取樣。

均為原狀土鉆孔，土層每1米內(nèi)取一只原狀土樣。共取原狀土樣157件。

采用薄壁取土器，取樣、包裝、運輸過程中，只要小心認真操作，擾動較小，試驗指標可靠。進場前均選取全新、質(zhì)量可靠的土樣盒和取樣器。

（4）室內(nèi)土工試驗。

A.常規(guī)試驗。

全部土樣均需進行常規(guī)土試分析，測定或計算天然含水量(W)、天然容重(γ)、比重(D)、孔隙比(e)、液限(WL)、塑限(WP)、液性指數(shù)(IL)、塑性指數(shù)(IP)、壓縮系數(shù)(a1-2)、壓縮模量(Es)等。

根據(jù)路基土的工況條件，本次常規(guī)土樣均做固結(jié)快剪指標(c、)。

B.特殊試驗。

分層每層增做8組高壓固結(jié)、滲透系數(shù)（KV、Kh）等特殊試驗，組各約32組，另外每層8件，共32件土樣送浙江大學，供其做流變等試驗。

（5）測量。

A.定點放樣。

勘探孔在施工前進行定點放樣?？碧娇追艠涌梢詷驑都捌渥鴺酥禐榛鶞?，按照各勘探孔的設(shè)計坐標值采用SET500全站儀進行測量放樣。

B.標高測定。

所有勘探孔均按橋臺為基準（若有高程控制點則按其引測），進行孔口標高測量，回路閉合差滿足測量精度要求（±40√L mm）。

2.3.1.3 勘察預(yù)計工作量。

根據(jù)以上勘察工作安排，其勘察工作量預(yù)計如下表2。

表2 預(yù)計工作量一覽表

鉆孔 原位測試 孔數(shù) 進尺 重型動探試驗 面波地球

物理勘探

個 米 米 測點

19 214 30 9

測量 取原狀土樣 室內(nèi)試驗

孔數(shù) 臺班 測地下水位 常規(guī)試驗 滲透 高壓固結(jié)

個 個 次 組 組 組 組

19 3 19 157 125 32 32

2.3.1.4 勘探關(guān)鍵技術(shù)及質(zhì)量保證措施。

（1）鉆探。

采用XY-1B型立軸回轉(zhuǎn)式油壓巖芯鉆機，適用于各種地層，鉆進最大深度為 100m。采用普通合金鉆頭(110～130mm)，雙套活塞巖芯管泥漿護壁鉆進，孔徑不小于110mm，確保原狀土樣采取。全孔連續(xù)取芯，本次鉆探以保證取樣為主，回次進尺保證取樣為前提。路基填土回次進尺控制在0.5m內(nèi)，主要配合動探試驗，并且認真觀察記錄，準確判定路基底板與地基土分界面。巖芯采取率保證在90%以上。 

（2）原狀土取樣。

A.對于軟塑和流塑狀態(tài)黏性土采用取土器靜壓法取樣。土樣規(guī)格110mm，L=300mm。

B.土樣取出后及時蠟封，以防濕度變化。蠟封后及時貼上標簽，以免混淆。土樣封蠟后及時貯存于室內(nèi)，并采取必要的防護措施。

C.采用上、下帶彈簧壓板的專用土樣桶運輸土樣以減少擾動，土樣采取后至試驗前的存放時間不超過2天。

（3）圓錐動力觸探試驗。

在路基土進行圓錐動力觸探試驗，確定路基填土的密實度。圓錐動探試驗技術(shù)要求應(yīng)符合《GB50021-2001》規(guī)范要求，記錄每貫入10cm的錘擊數(shù)，每次連續(xù)不超過50cm，采用鉆具清除孔渣土后再次進行錘擊試驗。并且試驗時認真觀測，當貫入度突然增大時，及時記錄，以配合查清路基底板深度。

（4）室內(nèi)土工實驗。

按照《土工試驗方法標準》（GB/T50123-1999）規(guī)范要求的操作程序執(zhí)行。

（5）現(xiàn)場安全措施及場地恢復(fù)（略）。

2.3.2 橋頭跳車路基流變特性研究：

2.3.2.1 根據(jù)橋頭跳車路基鉆芯驗證方案的現(xiàn)場取樣及相關(guān)實驗成果的基礎(chǔ)上，進行橋頭跳車路基流變特性研究，其包含以下兩部分：一、分析軟土的流變特性；二、軟土路基沉降力學分析。

（1）流變試驗——分析軟土的流變特性：

A.開展軟土的流變剪切和壓縮特性研究。通過流變試驗，研究橋頭處治后不同深度的軟土層的流變特性分布規(guī)律，并且與未處治橋頭進行對比。

B.通過對比處治和未處治橋頭軟土地基的流變閥值的差異，分析流變特性對產(chǎn)生橋頭跳車的影響，揭示產(chǎn)生橋頭跳車的原因，為經(jīng)濟合理地提出對橋頭處治的施工設(shè)計要求提供科學指導。

（2）力學分析——軟土路基沉降力學分析：

A.開展物理特性分析，通過分析對比處治與未處治軟土地基流變特性的變化，分析注漿量對流變閥值的影響，同時分析注漿處治后漿液與原軟土結(jié)合情況，為使用注漿工藝治理橋頭跳車問題提供理論依據(jù)。

B.經(jīng)驗得知：注漿以前，由于路基的松散特性，軟土地基受到集中載荷的影響較大。通過注漿有效地提高了路基的整體特性，使集中載荷均布化，有效地減小了局部沉降。所以，需要通過數(shù)值計算，定量地分析注漿對提高路基整體性的影響，即分析注漿前后軟土地基的受力差異，為利用注漿技術(shù)來治理橋頭跳車技術(shù)做出科學指導。

2.3.2.2 研究方案。

A.根據(jù)軟土的分層流變特性。每層土取樣不少于7個，試驗采用分級加載的方式進行。為了得到試樣在分別加載時的流變曲線，需要在分級加載試驗數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上進行分析，得到分別加載流變曲線。每級加載擬作用7天時間，若7天內(nèi)24小時內(nèi)變形已經(jīng)小于0.005 mm，則停止加載；若7天時24小時內(nèi)變形大于0.005 mm，則繼續(xù)加載至24小時內(nèi)變形小于0.005 mm為止。

B.根據(jù)流變試驗結(jié)果繪制應(yīng)力應(yīng)變曲線；通過數(shù)據(jù)擬合，提出適合溫州地區(qū)的軟土流變模型；通過反演方法確定模型參數(shù)。同時繪制應(yīng)變時間曲線，求出處治后與未處治軟土地基的流變閥值差異。

C.對于采用注漿處治的軟土地基，通過分析注漿后與未注漿軟土地基的流變特性差異，揭示注漿對流變特性，特別是流變閥值的影響機制；同時通過分析注漿后軟土承受的壓力與軟土流變閥值的相對大小關(guān)系，分析注漿工藝對處理橋頭跳車問題的合理性，提出經(jīng)濟合理地注漿的操作標準。

D.利用鉆芯驗證提供的基本參數(shù)，結(jié)合流變實驗得到的軟土地基流變模型，通過數(shù)值建模和力學計算，分析注漿對提高路基整體性的作用，求得軟土地基所承受上部載荷與軟土地基流變閥值的相對大小關(guān)系，揭示注漿控制橋頭跳車的力學機理。

2.3.2.3 擬解決的關(guān)鍵技術(shù)問題。

A.軟土地基處治前后流變特性的變化，特別是流變閥值的變化；

B.路基整體性的控制。

2.3.2.4 主要創(chuàng)新性。

A.提出了軟土地基固結(jié)完成后繼續(xù)沉降的溫州地區(qū)流變閥值模型；

B.揭示了利用控制路基整體性來有效降低局部載荷的力學機理。

2.3.2.5 預(yù)期成果。

通過流變試驗和力學計算分析，探討產(chǎn)生橋頭跳車的本質(zhì)原因；提出具有地區(qū)性特色的流變模型和流變閥值；判斷現(xiàn)有處治方式的經(jīng)濟合理性；為將來的橋頭跳車處治提供科學依據(jù)，以及橋頭跳車防治提供技術(shù)指導。

2.3.3 勘察交通組織及科研工期。

（1）勘察交通組織：為保證原狀土取樣等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的科學性，建議需勘測的半幅路基封閉交通，另外半幅進行限速雙向交通。

（2）項目科學研究合理工期24個月。

3. 結(jié)語

通過規(guī)范的現(xiàn)場鉆芯驗證及嚴謹?shù)能浲亮髯儗嶒灐⒘W分析等的一套方法論及實驗程序，以最大化的保證實驗及研究成果的準確性、真實性、科學性，為今后采取更經(jīng)濟有效的方法解決“橋頭跳車”問題提供依據(jù)和技術(shù)指導。同時對軟土路基其他加固方案研究提供參考。

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參考文獻

［1］ 《土工試驗方法標準》（GB/T 50123-1999）.

［2］ 《公路軟土基路堤設(shè)計與施工規(guī)范》（JTJ 071-96） .

［3］ 《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》（JTJ 041-2000）.

［4］ 《公路工程地質(zhì)勘察規(guī)范》(JTG C20-2011).

［5］ 李興照?飽和軟粘土的流變和循環(huán)流變特性研究?同濟大學土木工程學院/博士論文，2005.08.

［6］ 范志雄?軟土的流變性質(zhì)及其對基坑工程性能的影響分析?汕頭大學結(jié)構(gòu)工程學院/碩士論文，2010.05.

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［文章編號］1619-2737（2014）07-10-001

endprint

B.面波物理勘探試驗

通過對路基加固前后及不同段（加固段、漸變段、過渡段）的面波速度等相關(guān)參數(shù)的對比，推算出不同深度介質(zhì)的性質(zhì)，來推斷其加固效果。單個橋頭預(yù)計布置面波測點9個。其中路基加固前測試點2個，路基加固后加固段3個，漸變段2個，過渡段2個，共計9個測點。

（3）原狀土取樣。

均為原狀土鉆孔，土層每1米內(nèi)取一只原狀土樣。共取原狀土樣157件。

采用薄壁取土器，取樣、包裝、運輸過程中，只要小心認真操作，擾動較小，試驗指標可靠。進場前均選取全新、質(zhì)量可靠的土樣盒和取樣器。

（4）室內(nèi)土工試驗。

A.常規(guī)試驗。

全部土樣均需進行常規(guī)土試分析，測定或計算天然含水量(W)、天然容重(γ)、比重(D)、孔隙比(e)、液限(WL)、塑限(WP)、液性指數(shù)(IL)、塑性指數(shù)(IP)、壓縮系數(shù)(a1-2)、壓縮模量(Es)等。

根據(jù)路基土的工況條件，本次常規(guī)土樣均做固結(jié)快剪指標(c、)。

B.特殊試驗。

分層每層增做8組高壓固結(jié)、滲透系數(shù)（KV、Kh）等特殊試驗，組各約32組，另外每層8件，共32件土樣送浙江大學，供其做流變等試驗。

（5）測量。

A.定點放樣。

勘探孔在施工前進行定點放樣。勘探孔放樣可以橋樁及其坐標值為基準，按照各勘探孔的設(shè)計坐標值采用SET500全站儀進行測量放樣。

B.標高測定。

所有勘探孔均按橋臺為基準（若有高程控制點則按其引測），進行孔口標高測量，回路閉合差滿足測量精度要求（±40√L mm）。

2.3.1.3 勘察預(yù)計工作量。

根據(jù)以上勘察工作安排，其勘察工作量預(yù)計如下表2。

表2 預(yù)計工作量一覽表

鉆孔 原位測試 孔數(shù) 進尺 重型動探試驗 面波地球

物理勘探

個 米 米 測點

19 214 30 9

測量 取原狀土樣 室內(nèi)試驗

孔數(shù) 臺班 測地下水位 常規(guī)試驗 滲透 高壓固結(jié)

個 個 次 組 組 組 組

19 3 19 157 125 32 32

2.3.1.4 勘探關(guān)鍵技術(shù)及質(zhì)量保證措施。

（1）鉆探。

采用XY-1B型立軸回轉(zhuǎn)式油壓巖芯鉆機，適用于各種地層，鉆進最大深度為 100m。采用普通合金鉆頭(110～130mm)，雙套活塞巖芯管泥漿護壁鉆進，孔徑不小于110mm，確保原狀土樣采取。全孔連續(xù)取芯，本次鉆探以保證取樣為主，回次進尺保證取樣為前提。路基填土回次進尺控制在0.5m內(nèi)，主要配合動探試驗，并且認真觀察記錄，準確判定路基底板與地基土分界面。巖芯采取率保證在90%以上。 

（2）原狀土取樣。

A.對于軟塑和流塑狀態(tài)黏性土采用取土器靜壓法取樣。土樣規(guī)格110mm，L=300mm。

B.土樣取出后及時蠟封，以防濕度變化。蠟封后及時貼上標簽，以免混淆。土樣封蠟后及時貯存于室內(nèi)，并采取必要的防護措施。

C.采用上、下帶彈簧壓板的專用土樣桶運輸土樣以減少擾動，土樣采取后至試驗前的存放時間不超過2天。

（3）圓錐動力觸探試驗。

在路基土進行圓錐動力觸探試驗，確定路基填土的密實度。圓錐動探試驗技術(shù)要求應(yīng)符合《GB50021-2001》規(guī)范要求，記錄每貫入10cm的錘擊數(shù)，每次連續(xù)不超過50cm，采用鉆具清除孔渣土后再次進行錘擊試驗。并且試驗時認真觀測，當貫入度突然增大時，及時記錄，以配合查清路基底板深度。

（4）室內(nèi)土工實驗。

按照《土工試驗方法標準》（GB/T50123-1999）規(guī)范要求的操作程序執(zhí)行。

（5）現(xiàn)場安全措施及場地恢復(fù)（略）。

2.3.2 橋頭跳車路基流變特性研究：

2.3.2.1 根據(jù)橋頭跳車路基鉆芯驗證方案的現(xiàn)場取樣及相關(guān)實驗成果的基礎(chǔ)上，進行橋頭跳車路基流變特性研究，其包含以下兩部分：一、分析軟土的流變特性；二、軟土路基沉降力學分析。

（1）流變試驗——分析軟土的流變特性：

A.開展軟土的流變剪切和壓縮特性研究。通過流變試驗，研究橋頭處治后不同深度的軟土層的流變特性分布規(guī)律，并且與未處治橋頭進行對比。

B.通過對比處治和未處治橋頭軟土地基的流變閥值的差異，分析流變特性對產(chǎn)生橋頭跳車的影響，揭示產(chǎn)生橋頭跳車的原因，為經(jīng)濟合理地提出對橋頭處治的施工設(shè)計要求提供科學指導。

（2）力學分析——軟土路基沉降力學分析：

A.開展物理特性分析，通過分析對比處治與未處治軟土地基流變特性的變化，分析注漿量對流變閥值的影響，同時分析注漿處治后漿液與原軟土結(jié)合情況，為使用注漿工藝治理橋頭跳車問題提供理論依據(jù)。

B.經(jīng)驗得知：注漿以前，由于路基的松散特性，軟土地基受到集中載荷的影響較大。通過注漿有效地提高了路基的整體特性，使集中載荷均布化，有效地減小了局部沉降。所以，需要通過數(shù)值計算，定量地分析注漿對提高路基整體性的影響，即分析注漿前后軟土地基的受力差異，為利用注漿技術(shù)來治理橋頭跳車技術(shù)做出科學指導。

2.3.2.2 研究方案。

A.根據(jù)軟土的分層流變特性。每層土取樣不少于7個，試驗采用分級加載的方式進行。為了得到試樣在分別加載時的流變曲線，需要在分級加載試驗數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上進行分析，得到分別加載流變曲線。每級加載擬作用7天時間，若7天內(nèi)24小時內(nèi)變形已經(jīng)小于0.005 mm，則停止加載；若7天時24小時內(nèi)變形大于0.005 mm，則繼續(xù)加載至24小時內(nèi)變形小于0.005 mm為止。

B.根據(jù)流變試驗結(jié)果繪制應(yīng)力應(yīng)變曲線；通過數(shù)據(jù)擬合，提出適合溫州地區(qū)的軟土流變模型；通過反演方法確定模型參數(shù)。同時繪制應(yīng)變時間曲線，求出處治后與未處治軟土地基的流變閥值差異。

C.對于采用注漿處治的軟土地基，通過分析注漿后與未注漿軟土地基的流變特性差異，揭示注漿對流變特性，特別是流變閥值的影響機制；同時通過分析注漿后軟土承受的壓力與軟土流變閥值的相對大小關(guān)系，分析注漿工藝對處理橋頭跳車問題的合理性，提出經(jīng)濟合理地注漿的操作標準。

D.利用鉆芯驗證提供的基本參數(shù)，結(jié)合流變實驗得到的軟土地基流變模型，通過數(shù)值建模和力學計算，分析注漿對提高路基整體性的作用，求得軟土地基所承受上部載荷與軟土地基流變閥值的相對大小關(guān)系，揭示注漿控制橋頭跳車的力學機理。

2.3.2.3 擬解決的關(guān)鍵技術(shù)問題。

A.軟土地基處治前后流變特性的變化，特別是流變閥值的變化；

B.路基整體性的控制。

2.3.2.4 主要創(chuàng)新性。

A.提出了軟土地基固結(jié)完成后繼續(xù)沉降的溫州地區(qū)流變閥值模型；

B.揭示了利用控制路基整體性來有效降低局部載荷的力學機理。

2.3.2.5 預(yù)期成果。

通過流變試驗和力學計算分析，探討產(chǎn)生橋頭跳車的本質(zhì)原因；提出具有地區(qū)性特色的流變模型和流變閥值；判斷現(xiàn)有處治方式的經(jīng)濟合理性；為將來的橋頭跳車處治提供科學依據(jù)，以及橋頭跳車防治提供技術(shù)指導。

2.3.3 勘察交通組織及科研工期。

（1）勘察交通組織：為保證原狀土取樣等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的科學性，建議需勘測的半幅路基封閉交通，另外半幅進行限速雙向交通。

（2）項目科學研究合理工期24個月。

3. 結(jié)語

通過規(guī)范的現(xiàn)場鉆芯驗證及嚴謹?shù)能浲亮髯儗嶒?、力學分析等的一套方法論及實驗程序，以最大化的保證實驗及研究成果的準確性、真實性、科學性，為今后采取更經(jīng)濟有效的方法解決“橋頭跳車”問題提供依據(jù)和技術(shù)指導。同時對軟土路基其他加固方案研究提供參考。

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參考文獻

［1］ 《土工試驗方法標準》（GB/T 50123-1999）.

［2］ 《公路軟土基路堤設(shè)計與施工規(guī)范》（JTJ 071-96） .

［3］ 《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》（JTJ 041-2000）.

［4］ 《公路工程地質(zhì)勘察規(guī)范》(JTG C20-2011).

［5］ 李興照?飽和軟粘土的流變和循環(huán)流變特性研究?同濟大學土木工程學院/博士論文，2005.08.

［6］ 范志雄?軟土的流變性質(zhì)及其對基坑工程性能的影響分析?汕頭大學結(jié)構(gòu)工程學院/碩士論文，2010.05.

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［文章編號］1619-2737（2014）07-10-001

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