软基沉降监测及处理技术研究

郭 策，王立峰，陈小乐，张丽喆

(东北林业大学土木工程学院)

1 引 言

预应力混凝土管桩处理法被广泛应用于公路扩建工程中软土地基加固，得益于其可显著提高软土地基的承载能力的同时，还能够有效防止在扩建工程中新旧路基因不均匀沉降引起的纵向裂缝的出现。相比于其他桩处理软基的方法，预应力混凝土管桩能够充分发挥桩体与土体之间协同承受荷载的能力，形成的复合地基显著提高软土地基的承载能力，预应力混凝土管桩的桩土荷载分担比会更大。

高速公路建设的高要求、软基处理技术的进步及管理人员认知水平的提高，使软土地基的监控工作越来越受到重视。软基监控工作的主要内容与目的是通过一定的测试手段了解软基的变形情况，附加监控土体的稳定状况，从而提前对路基的施工及运营过程中的变形及稳定性加以控制。总体来说，软土地基的沉降监测有以下几个意义:

(1)监测施工过程中的沉降变形，保证软土地基路段路基修筑的安全与稳定;

(2)对运营阶段的路基沉降进行预测，保证沉降在设计范围内;

(3)对设计与施工过程中遇到的难题进行解决，为软基处理方法的推广作基础。

2 工程概况

唐津高速公路(津塘公路－荣乌高速)起自津塘公路互通式立交，止于荣乌高速，路线全长43.95 km。目前，该路段为双向四车道，扩建工程将全线扩建为双向六车道高速公路。本工程为唐津高速公路(津塘公路～荣乌高速)扩建工程第二合同段。起点桩号为K1069 +278，终点桩号为K1084+478，主线全长15.2 km。软基处理包括水泥搅拌桩和预应力混凝土管桩，在K1069 +830 ～K1082 +908 段做首件预应力混凝土管桩，该文主要研究预应力混凝土管桩处理方法。

3 预应力混凝土管桩软基处理方案

预应力混凝土管桩桩顶设置C30混凝土桩帽，尺寸1.0 ×1.4 ×0.3 m，中间设置2 层钢筋网，在托板下设置直径28 mm、5 cm 厚钢板，桩长为16 m，使用锤击桩机。施工流程为:施工放样—桩机选择就位—起吊预制桩—打桩—接桩—送桩—桩帽施工—加筋碎石垫层施工。原旧路宽度为26 m的四车道高速公路，经改造后变为宽度35.5 m 的六车道高速公路。结合工程实际采用台阶开挖方式，首先将原有路堤边坡按1∶1.5 削坡，再开挖成高度为67 cm、宽度为100 cm的台阶。

4 路基填土沉降监测方法

路基沉降观测断面的设置及观测断面的观测内容根据沉降控制要求、地形地质条件、地基处理方法、路堤高度等具体情况并结合施工工期确定，同时还需根据施工核对的地质、地形等情况调整或增设。

软土地基通过预应力混凝土管桩加固处理完成后，在路基填筑施工前应该埋设剖面沉降管，剖面沉降管为了适应土体竖向变形的要求采用专用塑料硬管，沉降管断口紧密结合，不留缝隙，同时要求导管中的十字导槽顺直。埋设过程中首先在路基褥垫层开设凹槽，宽度应适应沉降管的埋设，然后放入沉降管，并在凹槽中用中粗砂找平，表面回填中粗砂与褥垫层持平，最后应做好沉降管两端的防护工作。剖面沉降管中埋入沉降仪探头，并按要求间距一次读数，按照规范要求，起始端管口标高采用国家二等精密水准测量。

路基的剖面沉降管在地基经过预应力混凝土管桩加固完毕后开始埋设，路基垫层填土0.6 m 压实，在路基的褥垫层上根据沉降管的尺寸开设凹槽，宽度一般为20 ～30 cm，深度达到地基加固层顶面，凹槽底部填充0.2 m 厚的中粗砂进行找平，将穿入镀锌钢丝绳的剖面沉降管放置到凹槽中，回填中粗砂夯实，使之与碾压层持平。为了保护沉降管，在沉降管埋设完毕后，两端设置混凝土保护墩，尺寸为0.5 m×0.5 m×0.95 m。然后在沉降管的一侧设置用C20 混凝土浇筑监测桩，尺寸为0.5 m ×0.5 m ×1.6 m，在监测桩的顶部埋设测头，使用钢筋混凝土保护盒对监测桩及沉降管管口进行保护。沉降监测管共计33 根，在上一层填料碾压密实后，连续观测几天，将此时的稳定度数作为初始读数，之后观测均以此数为基准。

5 沉降监测数据分析

对软基路段进行沉降观测，首先根据软基的实际情况进行计算分析，并对观测的数据进行检查，查看观测限差是否符合设计要求，然后对监测数据进行整理总结，选择适合的方法绘制沉降观测图形，直观反映数据的客观规律，对软土地基沉降做出准确预测。各断面累计沉降量及沉降速率如图1 与表1 所示。

表1 各阶段沉降观测点变化速率

图1 各断面测点累计沉降量

从图3 和表1 的各断面监测数据来看，路基在填土、碾压密实以及应力重新自平衡过程中，均出现了不同程度的下沉现象。沉降速率比较平缓，没有发生突变。其中，累计变化量最大值为15.31 mm，断面桩号K1082 +908，满足设计要求，说明预应力混凝土管桩在软基处理上起到了很明显的作用。

6 结 语

(1)经过预应力混凝土管桩处理软土地基，明显提高复合地基的承载能力，累计沉降量最大值为15.31 mm，最大沉降变化速率为0.24 mm/d，满足设计要求。

(2)预应力混凝土管桩复合地基的荷载主要由桩体承担，沉降具有瞬时性。施工应注意沉桩对周围构造物的影响，特别是路基扩建工程。

［1］赵娟芳，王桂尧，李虹，等.粉喷桩与薄壁管桩处理软土地基沉降比较及分析［J］.中外公路，2006，(3):55－58.

［2］胡益众.预制混凝土薄壁管桩处理软土地基［J］.公路，2006，(10):71－75.

［3］王斌，许永明，陶柏峰，徐泽中.不同类型PTC 桩复合地基试验研究［J］.岩土工程学报，2009，(10):1614－1618.

［4］先张法预应力混凝土管桩(GB13476－2009)［S］.