(1. 寧波市高等級(jí)公路建設(shè)指揮部,，浙江寧波 315192; 2. 南京水利科學(xué)研究院,，江蘇南京 210029; 3. 遼寧省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)院，遼寧沈陽(yáng) 110166)

摘要：介紹了杭州灣跨海大橋南岸接線高速公路工程及區(qū)內(nèi)深厚軟基基本情況,，通過(guò)前期先導(dǎo)試驗(yàn)段研究提出了深厚軟土地基處理的原則性設(shè)計(jì)方案及其精細(xì)化設(shè)計(jì)計(jì)算方法,、施工工藝和施工管理及質(zhì)量控制措施，并形成高速公路深厚軟土地基處理成套技術(shù),。采用該技術(shù)指導(dǎo)完成了杭州灣跨海大橋南岸接線高速公路工程和寧波地區(qū)其他高速公路軟土地基的加固處理,，分析加固處理效果，結(jié)果表明深厚軟土地基處理成套技術(shù)應(yīng)用效果較為理想,。

關(guān) 鍵 詞：深厚軟基,； 剛性樁復(fù)合地基； 軟基處理,； 安全穩(wěn)定性,； 工后沉降

杭州灣跨海大橋南岸接線高速公路起于杭州灣跨海大橋南岸、止于寧波市繞城高速,，全長(zhǎng)58 km,，是杭州灣跨海大橋的重要組成部分。該高速公路于2004年全線開(kāi)工建設(shè),，2007年建成通車,，地基條件基本涵蓋了寧波地區(qū)主要的典型軟土地基類型：軟土厚度方面,，多數(shù)路段為15 m以上的厚層或巨厚層軟土，山前區(qū)局部存在薄層或中厚層軟土,；埋藏條件方面,，存在無(wú)覆蓋層軟土、淺埋軟土,、深埋軟土,、多層軟土和山前軟土全部5種類型；軟土成因方面,，既有海相沉積軟土,，也有湖沼相沉積軟土。在建設(shè)單位主持下,，設(shè)計(jì),、科研和施工等相關(guān)單位組成課題組，在慈溪市和寧波市江北區(qū)分別設(shè)置了軟基處理先導(dǎo)試驗(yàn)段,，于2003年先期開(kāi)工,，開(kāi)展相關(guān)前期試驗(yàn)研究，以指導(dǎo)該工程和寧波地區(qū)類似工程建設(shè),。該工程突破了寧波地區(qū)以往常用的排水板和粉噴樁等地基處理方法，結(jié)合地層特點(diǎn)和路基類型,、路基高度等條件,，首次在寧波地區(qū)高速公路建設(shè)中應(yīng)用了預(yù)制管樁、CFG樁,、水泥攪拌樁,、聯(lián)合樁、真空聯(lián)合堆載預(yù)壓等新技術(shù),，取得了良好效果,。這些新技術(shù)被推廣應(yīng)用于杭州灣跨海大橋南岸接線及后續(xù)多條高速公路軟土地基處理，較好地解決了一直困擾寧波地區(qū)高速公路建設(shè)的軟基沉降和穩(wěn)定性問(wèn)題,，為同類條件下高速公路軟土地基處理提供理論及實(shí)踐依據(jù),。

1 工程地質(zhì)條件概況

杭州灣跨海大橋南岸接線高速公路位于慈溪境內(nèi)的慈北沖積平原地帶和寧波江北區(qū)的姚江沖積平原區(qū)，工程所處區(qū)域地基為兩種不同的地層類型,，前者屬軟土地基上有一定厚度的相對(duì)硬殼層情況,，后者屬軟土地基露頭、土性較差,。區(qū)域內(nèi)陸基軟弱土層共3個(gè)工程地質(zhì)層,，5個(gè)亞層，其中慈北沖積平原地帶內(nèi)有5層土,，3層為軟土,，軟土最大厚度達(dá)35 m，自地表向下分別為：②1亞黏土層，淺層為耕植土,，大部分為軟塑狀,，少數(shù)為可塑狀；②2淤泥質(zhì)亞砂土層,，呈流塑狀,，飽和；③1淤泥質(zhì)亞黏土層,，呈流塑狀,，飽和；③2層：亞黏土,，呈灰色,，以流塑狀為主，少數(shù)軟塑,，飽和,；⑤2細(xì)砂、粉砂層,，屬稍密狀態(tài),，部分為中密。姚江沖積平原區(qū)內(nèi)有3層軟土,，自地表向下分別為：③1淤泥質(zhì)亞黏土層,，呈流塑狀，飽和,，厚度12～25 m,；③2層亞黏土層，呈灰色,，以流塑狀為主,，少數(shù)軟塑，飽和,，厚度7～10 m,；⑤2細(xì)砂、粉砂層,，厚度8～12 m,；其中③1淤泥質(zhì)亞黏土層和③2層亞黏土層為軟土，軟土最大厚度達(dá)28 m,。區(qū)內(nèi)典型土層主要物理力學(xué)指標(biāo)見(jiàn)表1[1],。

表1 慈北和姚江沖積平原地帶土層主要物理力學(xué)指標(biāo)

Tab.1 Main physical and mechanical indices of soil layers in Cibei and Yaojiang alluvial plain

土層代號(hào)土層厚度/m含水率w/%濕密度ρ/(g·cm-3)孔隙比e液限wl/%塑性指數(shù)Ip液性指數(shù)Il壓縮系數(shù)av/MPa-1固結(jié)系數(shù)Cv/(10-3cm2·s-1)慈北②12～2.530.81.900.87433.612.80.790.357.21②26～1138.11.831.03730.49.71.820.468.50③120～3041.91.791.16536.213.81.440.545.78③21～1032.91.880.93030.811.51.260.297.50⑤2>528.51.850.870/////姚江③112～2545.21.771.25436.915.41.541.302.19③27～1028.31.920.82733.914.20.740.227.33

2 軟土地基類型分析及其處理方案設(shè)計(jì)

根據(jù)杭州灣跨海大橋南岸接線高速公路軟土路基區(qū)內(nèi)土層分布特征以及各工程地質(zhì)層的厚度、物理力學(xué)性質(zhì)等,，沿線軟基路段可劃分為3種主要類型,，并選用不同的深厚軟基處理方法,。

2.1 上覆硬殼層厚、下伏深厚軟土段

該段位于慈北平原區(qū)K85+000～K117+000段,，表層普遍分布有2～3 m厚的灰黃-褐黃色軟塑或流塑狀亞黏土,，含水量高、承載力低,；其下②3和②4亞砂土層厚10～27 m,，飽和、軟塑～硬塑,，層間夾亞黏土薄層及粉砂薄層,；其下淤泥質(zhì)亞黏土頂板埋深20～22 m，厚度20～30 m,，灰色飽和,、流塑狀態(tài)，層間夾粉砂薄層,，滲透性差,，固結(jié)極其緩慢。軟土層下仍廣泛分布厚達(dá)10 m以上的透水性很差的亞黏土(局部為亞砂土),，不具備雙向排水條件,。

軟土埋藏深，一般軟基處理方法難以深部處理,，按附加應(yīng)力與有效自重應(yīng)力之比不大于0.15的控制標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算地基壓縮,，高填方產(chǎn)生的附加應(yīng)力對(duì)軟土地基影響深度較深，填高4 m時(shí)計(jì)算沉降的壓縮層厚平均為43 m,，填高5 m時(shí)計(jì)算沉降的壓縮層厚平均為48 m，填高6 m時(shí)計(jì)算沉降的壓縮層厚平均為55 m,，且軟土層的壓縮率隨填高顯著增大,。因軟土排水條件差，附加應(yīng)力作用下軟土固結(jié)過(guò)程將十分緩慢,，填高6 m時(shí),，即使到設(shè)計(jì)年限末的沉降量也僅占總沉降量的50%左右，若高填方工后沉降問(wèn)題處理不當(dāng),，后果將較為嚴(yán)重,。該路段軟土地基處理設(shè)計(jì)方案為：優(yōu)化線路縱坡設(shè)計(jì)，合理控制填土高度,，減小應(yīng)力通過(guò)亞砂層的傳遞程度,；為控制次固結(jié)沉降，采用等載預(yù)壓和超載預(yù)壓處理,，預(yù)壓期盡量長(zhǎng),，保證預(yù)壓高度,，盡量使沉降發(fā)生在施工期內(nèi)；填高較高的構(gòu)造物路段采用超載預(yù)壓,，超載1～2 m,，一般路段采用等載預(yù)壓；路基底部設(shè)置70 cm碎石墊層,，以利于排水和處置表層亞黏土,。

2.2 上覆硬殼層薄至無(wú)、下伏深厚軟土段

該段位于慈北平原區(qū)K117+000～K125+800段,，上覆②3亞砂土層厚度薄至無(wú),，下部軟弱土層埋藏深度不一，物理力學(xué)指標(biāo)較差,；K118+400～K119+900路段為全線軟土層最深厚路段,，軟土層厚30～40 m以上，主要為②2層淤泥質(zhì)亞黏土,、③1淤泥質(zhì)亞黏土,、③2層亞黏土。

該路段需控制沉降和保持地基穩(wěn)定,，從地層分布來(lái)看,，硬殼層薄，發(fā)生沉降的主要軟土層③1和③2層埋藏深度在30 m以內(nèi),，其物理力學(xué)性質(zhì)較差,，計(jì)算沉降量較大，且隨路基填土增高,，軟基更易失穩(wěn),，需要控制路基填土高度，并采取地下深層處理措施,，以減少工后沉降,、保證地基穩(wěn)定。該路段軟土地基處理設(shè)計(jì)方案為：K117+000～K122+000段以沉降控制為主,，一般路段多采用排水板堆載和真空聯(lián)合堆載預(yù)壓,，橋頭路段采用預(yù)制管樁或CFG樁的處理方法；K122+000～K125+800路段軟土埋深較淺或直接出露,，軟土層厚6～22 m,，對(duì)于軟土層深厚的一般路段低路基采用排水板堆載處理、軟土層深厚的一般路段較高路基采用真空聯(lián)合堆載預(yù)壓,，軟土層較薄的一般路段較高路基采用水泥攪拌樁,、橋頭路段采用預(yù)制管樁的處理方法。

2.3 深厚軟土出露段

該段位于姚江平原江北區(qū),，其中山前區(qū)K133+390～K133+750路段軟土厚度小于15 m,，飽和,、流塑狀，其下為1～3 m亞黏土層,，下伏風(fēng)化基巖,，基巖面傾斜分布，計(jì)算分析表明采用水泥攪拌樁能夠較地控制沉降和保持地基穩(wěn)定,，且經(jīng)濟(jì)性也較好,，因此該段地基設(shè)計(jì)采用水泥攪拌樁復(fù)合地基的處理方法。

一般平原區(qū)K133+750～K143+700路段表層亞黏土層厚0～2 m,，軟塑狀,，其下軟土層厚17～30 m，飽和,、流塑狀,，軟土性質(zhì)極差，且厚度大,、含水量高,，軟土層以下為厚度20 m以上的亞黏土或黏土，含水量較高,、壓縮性較大,，為全線軟土地基性質(zhì)最差路段，需嚴(yán)格控制該路段的沉降并保持地基穩(wěn)定,。該路段軟土地基處理設(shè)計(jì)方案為：主線橋頭路段采用預(yù)制管樁處理并設(shè)置過(guò)渡段,，對(duì)于一般路段填方較高采用真空聯(lián)合堆載預(yù)壓處理，對(duì)于一般路段填方低采用排水板結(jié)合堆載預(yù)壓處理。

3 先導(dǎo)試驗(yàn)段前期研究

結(jié)合杭州灣跨海大橋南岸接線高速公路軟土地基類型特點(diǎn)及其處理設(shè)計(jì)方案研究，在全線選擇17個(gè)試驗(yàn)分段開(kāi)展先導(dǎo)試驗(yàn)研究,，其中慈北平原14個(gè)試驗(yàn)分段(N1～N14)，姚江平原江北區(qū)3個(gè)試驗(yàn)分段(S1～S3),，并設(shè)置10個(gè)重點(diǎn)研究試驗(yàn)斷面和16個(gè)一般研究試驗(yàn)斷面。在管樁復(fù)合地基法,、CFG樁復(fù)合地基法、剛?cè)衢L(zhǎng)短聯(lián)合樁復(fù)合地基法和堆載預(yù)壓法處理的路段各設(shè)置1個(gè)重點(diǎn)試驗(yàn)斷面,，在真空聯(lián)合堆載預(yù)壓法處理的路段設(shè)置6個(gè)重點(diǎn)試驗(yàn)斷面(分別位于橋頭路段,、小型結(jié)構(gòu)物路段和一般路段)。真空聯(lián)合堆載預(yù)壓法加固處理路段的重點(diǎn)試驗(yàn)斷面采用3種不同型式的垂直排水通道,，分別為直徑30 mm的透水軟管,，150 mm寬高性能塑料排水板(F板)，100 mm寬高性能塑料排水板(C板),。16個(gè)一般試驗(yàn)斷面在路堤左,、中,、右各布置1個(gè)地表沉降標(biāo)開(kāi)展加固過(guò)程的地表沉降監(jiān)測(cè)。前期設(shè)計(jì)方案擬采用的各種軟土地基處理技術(shù)路段均設(shè)置有重點(diǎn)試驗(yàn)斷面(表2)[1],。

表2 重點(diǎn)研究試驗(yàn)斷面設(shè)置

Tab.2 Arrangement of key experimental sections

段落號(hào)斷面設(shè)計(jì)路堤高度/m路段類型軟土最大深度/m處理方案處理方法深度/m間距/mN2K118+5934.2橋頭35.0管樁復(fù)合地基36.02.4N4K118+8004.2橋頭31.0真空聯(lián)合堆載(C板)32.01.0N5K118+8804.3一般30.0真空聯(lián)合堆載(F板)31.01.2N6K118+8003.5一般30.0真空聯(lián)合堆載(C板)31.01.0N8K119+1603.3橋頭30.0聯(lián)合樁36.02.1N10K119+5005.0橋頭30.0CFG樁32.02.5N12K119+7004.5通道涵30.0真空聯(lián)合堆載(C板)31.01.2N13K119+7573.5一般30.0真空聯(lián)合堆載(軟管)31.01.2N14K119+8802.8一般30.0超載1m(C板)31.01.2S3K134+5804.2一般35.0真空聯(lián)合堆載(C板)35.01.2

重點(diǎn)試驗(yàn)斷面測(cè)試內(nèi)容包括加固前后的取土及土工試驗(yàn),，每斷面加固前后各1個(gè)取土孔，加固前后均進(jìn)行靜力觸探和十字板剪切現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn),，加固前后每斷面各1個(gè)靜探試驗(yàn)檢測(cè)孔和4個(gè)十字板試驗(yàn)檢測(cè)孔,；土工試驗(yàn)內(nèi)容包括常規(guī)試驗(yàn)400余組、顆分試驗(yàn)150組,、無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)200余組,、靈敏度測(cè)定試驗(yàn)100余組、滲透試驗(yàn)近百組,、壓縮試驗(yàn)400余組,，固結(jié)試驗(yàn)400余組、高壓固結(jié)試驗(yàn)126組,、先期固結(jié)壓力試驗(yàn)125組,、循環(huán)壓縮試驗(yàn)126組、直剪快剪試驗(yàn)200余組,、三軸固結(jié)快剪試驗(yàn)61組,、三軸慢剪試驗(yàn)10組。

圖1 監(jiān)測(cè)儀器典型布置斷面
Fig.1 Thetypical layout of monitoring instrument

重點(diǎn)試驗(yàn)斷面監(jiān)測(cè)內(nèi)容包括地基孔隙水壓力監(jiān)測(cè),，每斷面布置10套,，沿地基深度每隔3 m安裝1套；地表沉降監(jiān)測(cè),，每斷面在路堤左,、中、右位置各布置1個(gè)測(cè)點(diǎn),；地基分層沉降監(jiān)測(cè),，每斷面布置1套，每套沿地基深度根據(jù)軟土層厚度布置10～12個(gè)分層沉降測(cè)點(diǎn),；地基土體深層側(cè)向位移監(jiān)測(cè),，每斷面布置1套，安裝在路堤外5 m位置,，測(cè)斜管安裝深度45 m,；路堤斷面沉降監(jiān)測(cè)，每斷面布置1套,，沿路堤全斷面安裝斷面沉降管,，采用斷面沉降儀監(jiān)測(cè)(圖1)[1]。真空聯(lián)合堆載預(yù)壓法處理路段的重點(diǎn)試驗(yàn)斷面增設(shè)2套地下水位監(jiān)測(cè)管,，布置在斷面外7和14 m位置,；軟土地基和排水通道中真空度監(jiān)測(cè)各10套,。復(fù)合地基法處理段落的重點(diǎn)試驗(yàn)斷面增加布置樁頂土壓力計(jì)和樁間土壓力計(jì)各10套，沿半幅路面等間距布置,。

4 全線軟基處理原則性方案

先導(dǎo)試驗(yàn)段前期研究成果表明,，前期設(shè)計(jì)選用的多種復(fù)合地基技術(shù)中，管樁復(fù)合地基技術(shù)在施工管理,、質(zhì)量控制和加固效果等方面綜合優(yōu)勢(shì)最為顯著,。結(jié)合區(qū)域地基軟土分布特性及工程工期要求，杭州灣跨海大橋南岸接線高速公路工程全線設(shè)計(jì)采用排水預(yù)壓技術(shù)和管樁復(fù)合地基技術(shù)作為軟土地基加固處理方法,，并遵循以下原則性方案：K85+000～K117+000路段,，其亞黏土或亞砂土硬殼層厚度10～25 m，該路段應(yīng)利用其地表較好,、較厚硬殼層,，不進(jìn)行深層軟土地基處理，控制路堤高度,。一般路段采用墊層排水的處理方法,，橋頭路段采用加筋墊層處理方法加強(qiáng)路堤剛度，增強(qiáng)路堤的整體抗不均勻變形能力,；K117+000～K120+700路段,，其表層硬殼層較薄，一般在2～8 m,，但其下軟土層厚度較大,，厚度20～30 m，而K122+200～K125+500和K133+420～K142+430路段,，其表層硬殼層厚度小于2 m,，甚至軟土露頭，其下軟土厚度較大,，厚度10～30 m,，上述兩類路段需進(jìn)行深層軟土地基處理，一般路段以真空聯(lián)合堆載預(yù)壓處理為主,，部分路堤高度較小的一般路段采用設(shè)置垂直排水通道的堆(超)載預(yù)壓法進(jìn)行處理,；橋頭連接路段采用管樁復(fù)合地基法處理，橋頭過(guò)渡路段采用變樁距的管樁復(fù)合地基,，與之連接的排水預(yù)壓路段采用變排水板間距的預(yù)壓法,，以平穩(wěn)控制管樁復(fù)合地基法和排水預(yù)壓法處理的連接路段的工后沉降差。各分段軟基處理設(shè)計(jì)計(jì)算原則上遵循相關(guān)規(guī)范[2-5]要求,，并采用基于先導(dǎo)試驗(yàn)研究提出的設(shè)計(jì)計(jì)算方法[6-9]，完成全線軟基處理設(shè)計(jì)計(jì)算,。

5 軟基處理施工控制及管理

5.1 管樁復(fù)合地基法與真空預(yù)壓法的銜接技術(shù)

根據(jù)前期先導(dǎo)試驗(yàn)段研究成果[1],，真空預(yù)壓法處理軟土地基時(shí),，由于真空向加固區(qū)外傳遞，對(duì)周圍軟土影響范圍約為30 m,，并且存在于抽真空全過(guò)程,；而真空聯(lián)合堆載預(yù)壓處理高速公路軟土地基，在保證填土速率(控制填土加載時(shí)間60～90 d),、聯(lián)合加固處理120 d的情況下,，基本能夠達(dá)到控制工后沉降的要求。

為控制管樁復(fù)合地基法和真空預(yù)壓法處理的連接路段的工后沉降差,，其銜接施工工藝及其質(zhì)量控制技術(shù)為：在連接路段管樁復(fù)合地基法處理段預(yù)留30 m安全段,，待真空預(yù)壓法處理路段完成抽真空后，進(jìn)行預(yù)留安全段內(nèi)管樁復(fù)合地基的樁基施工,，以確保管樁復(fù)合地基法處理區(qū)域內(nèi)樁體質(zhì)量,，并避免復(fù)合地基整體結(jié)構(gòu)因抽真空而發(fā)生剪切破壞。

5.2 預(yù)拋高技術(shù)

因路段軟基性質(zhì)不同,，杭州灣跨海大橋南岸接線高速公路全線分別采用管樁復(fù)合地基法和真空預(yù)壓法加固處理軟基的路段工后沉降存在差異,。盡管規(guī)范[2-3]中有關(guān)工后沉降控制標(biāo)準(zhǔn)允許因路段性質(zhì)不同而存在差異性工后沉降，但杭州灣跨海大橋南岸接線高速公路工程因深厚軟基性質(zhì)不同而在不同路段銜接處產(chǎn)生的工后沉降差異,，將影響高速公路行車安全及舒適性,。除了在管樁復(fù)合地基法和真空預(yù)壓法處理的連接路段設(shè)置銜接過(guò)渡段外，可采用路基預(yù)拋高方法以控制不同性質(zhì)軟基路段的差異工后沉降,。

路基計(jì)算預(yù)拋高H(即預(yù)留沉降量)包括3部分沉降：一是在路基本身填土高度的作用下不斷延續(xù)產(chǎn)生的后期沉降,，即殘余主固結(jié)沉降S1；二是由路面結(jié)構(gòu)層荷載引起的路基沉降S2,；三是路基軟土次固結(jié)沉降S3,，即H=S1+S2+S3。其中殘余主固結(jié)沉降S1根據(jù)實(shí)測(cè)沉降資料采用指數(shù)法計(jì)算,，路面結(jié)構(gòu)層荷載引起的路基沉降S2和路基軟土次固結(jié)沉降S3的計(jì)算方法參考相關(guān)規(guī)范[2-3],。

以前期先導(dǎo)試驗(yàn)段江北區(qū)S3段為例，該段為橋頭路段,，施工方案為真空聯(lián)合堆載預(yù)壓加固處理,，該段橋頭連接路段K134+550～K134+610段的軟基加固處理于2004年10月19日開(kāi)始抽真空，2004年10月25日開(kāi)始填土,，2005年4月25日填土結(jié)束,，至2005年8月17日停止抽真空，真空聯(lián)合堆載預(yù)壓歷時(shí)4個(gè)月,。

根據(jù)該路段重點(diǎn)監(jiān)測(cè)斷面觀測(cè)資料(圖2),，采用指數(shù)法計(jì)算得到該斷面路基墊層和路面結(jié)構(gòu)層施工前地基軟土殘余主固結(jié)沉降S1為123 mm、路基墊層和路面結(jié)構(gòu)層荷載作用下路基沉降S2為18 mm、路基軟土次固結(jié)沉降計(jì)算值S3為56 mm,，即該連接路段預(yù)拋高總厚度197 mm,。根據(jù)高速公路規(guī)范要求路面縱坡應(yīng)不大于6‰的原則，設(shè)計(jì)并實(shí)施其預(yù)拋高反坡布置見(jiàn)圖3,。

圖2 K134+580斷面路基沉降過(guò)程曲線
Fig.2 Settlement curves of section K134+580

圖3 橋頭連接段預(yù)拋高布置
Fig.3 Adjustment slope on bridge connection by pre-filling

5.3 施工動(dòng)態(tài)管理技術(shù)

隨著高速公路軟基處理技術(shù)及設(shè)計(jì)計(jì)算分析方法的日趨成熟,，工程實(shí)踐中前期工程地質(zhì)勘察一般按規(guī)范要求設(shè)置勘探斷面和孔位，并完成完整,、詳盡,、準(zhǔn)確的土性試驗(yàn)資料的收集整理為設(shè)計(jì)計(jì)算提供依據(jù)，但仍難以避免部分路段計(jì)算參數(shù)與設(shè)計(jì)計(jì)算采用的代表性斷面參數(shù)存在差異,，完全遵循前期設(shè)計(jì)確定的施工管控指標(biāo)來(lái)管理和控制高速軟基處理工程將難以解決或處理工程實(shí)踐中隨時(shí)可能出現(xiàn)且無(wú)法預(yù)料的各類技術(shù)問(wèn)題,。杭州灣跨海大橋南岸接線高速公路深厚軟基處理工程中提出了根據(jù)實(shí)測(cè)資料對(duì)加載速率、預(yù)壓期,、預(yù)拋高設(shè)計(jì)和卸載時(shí)機(jī)等指標(biāo)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)控制的施工管理技術(shù),，為及時(shí)發(fā)現(xiàn)和糾正施工中存在的問(wèn)題、保證施工安全及提升軟基處理效果提供了良好的科學(xué)依據(jù),。

6 軟基處理加固效果評(píng)價(jià)

6.1 地基穩(wěn)定安全分析

基于前期先導(dǎo)試驗(yàn)研究成果所提出的全線軟基處理原則性方案,，以及各分段詳細(xì)設(shè)計(jì)方案，通過(guò)嚴(yán)格的施工質(zhì)量控制及科學(xué)管理,，杭州灣跨海大橋南岸接線高速公路軟基加固處理效果理想,，軟土地基側(cè)向水平位移得到較好控制，安全穩(wěn)定性良好,。根據(jù)實(shí)測(cè)資料[10-12],，路堤填筑施工期內(nèi)，復(fù)合地基法處理路段地基最大向外側(cè)向總位移均小于7 mm,，堆載預(yù)壓法處理路段地基最大向外側(cè)向總位移均小于8 mm,，真空聯(lián)合堆載預(yù)壓法處理路段地基均向內(nèi)側(cè)位移，路堤填筑施工過(guò)程中各路段軟土地基側(cè)向位移發(fā)展平穩(wěn),，通車前各重點(diǎn)斷面實(shí)測(cè)地基水平位移統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表3,。加固處理后，全線高速公路運(yùn)營(yíng)近8年時(shí)間內(nèi)始終保持地基安全穩(wěn)定,，包括施工期和運(yùn)營(yíng)期超過(guò)12年,、基巖面傾斜分布的山前區(qū)K133+390～K133+750路段在內(nèi)的路堤及其下部軟土地基均未出現(xiàn)失穩(wěn)滑動(dòng)跡象。

表3 地基水平位移統(tǒng)計(jì)

Tab.3 Statistical table of foundation displacement

段落號(hào)處理方法位移/mm段落號(hào)處理方法位移/mmN2管樁復(fù)合地基2N10CFG樁4N4真空聯(lián)合堆載(C板)-145N12真空聯(lián)合堆載(C板)-103N5真空聯(lián)合堆載(F板)-139N13真空聯(lián)合堆載(軟管)-166N6真空聯(lián)合堆載(C板)-144N14超載1m(C板)8N8聯(lián)合樁7S3真空聯(lián)合堆載(C板)-58注:表中水平位移正值表示向加固區(qū)外方向位移,、負(fù)值向內(nèi),。

6.2 沉降控制效果分析

慈北平原區(qū)K85+000～K117+000段軟基處理共347段，2007年通車后,，僅有位于地質(zhì)條件過(guò)渡路段的K116+420～K116+600段因亞砂土硬殼層厚度不足10 m,，該路段路堤填高達(dá)4.1 m,，于2009年進(jìn)行1次加鋪，平均加鋪厚度6.2 cm,。加鋪后沉降穩(wěn)定,，其余全長(zhǎng)約32 km的主線和3座互通立交區(qū)均未在通車后加鋪，路面平順,、行車舒適。

慈北平原區(qū)K117+000～K125+800段軟基處理共120段,，通車至今,，含慈北平原試驗(yàn)段在內(nèi)的90%以上軟基路段無(wú)過(guò)量工后沉降，未進(jìn)行路面加鋪,；僅在2009年加鋪9個(gè)路段,，加鋪后沉降穩(wěn)定，軟基處理效果總體良好,。加鋪路段中,，有3段為橋頭預(yù)制管樁處理段或過(guò)渡段，加鋪厚度6～10 cm,，3個(gè)路段均非全斷面沉陷,，均為右側(cè)半幅或局部過(guò)量沉降，原因在于3個(gè)路段軟土層局部厚度存在變化,，而管樁按統(tǒng)一長(zhǎng)度打設(shè),，管樁處置長(zhǎng)度不足，未能按設(shè)計(jì)要求全部進(jìn)入持力層,；1個(gè)路段為真空聯(lián)合堆載預(yù)壓法加固處理的通道橋頭左右側(cè),，路堤填高達(dá)4.4 m，平均加鋪6.4 cm后,，無(wú)明顯差異沉降,，該橋頭路段軟土層厚達(dá)22 m且軟土性質(zhì)極差，路基填高大,，施工時(shí)為保證原有地方道路通行而使得軟基處理施工滯后,，真空與堆載聯(lián)合作用時(shí)間短、預(yù)壓期不足,，多方面不利因素造成工后沉降少量超出,；其余5個(gè)路段為排水板結(jié)合堆載處理一般路段，路堤填高3.0～3.2 m,，加鋪厚度4～6 cm,，滿足規(guī)范中對(duì)于一般路段工后不超過(guò)30 cm的要求，對(duì)行車質(zhì)量影響小,。

江北平原區(qū)K133+750～K143+700段軟基處理共105段,，通車至今,，含江北試驗(yàn)段在內(nèi)的89段無(wú)過(guò)量工后沉降，加鋪路段16段,，加鋪后沉降穩(wěn)定,，軟基處理效果總體良好。加鋪路段中4段為預(yù)制管樁處理過(guò)渡段,，平均加鋪10 cm,，沉降差主要形成在管樁處理過(guò)渡路段與一般路段的銜接段；1段為預(yù)制管樁法處理的K133+600～750段,，路堤填高4.6～5.5 m,，其中K133+610～709段左幅路面平均加鋪5.3 cm，K133+599～754段右幅路面平均加鋪10 cm,，設(shè)計(jì)要求管樁貫入強(qiáng)風(fēng)化基巖不小于0.5 m,，但該路段臨近山前區(qū)，軟土層隨基巖面傾斜分布厚度變化較大,，實(shí)際施工未能完全達(dá)到設(shè)計(jì)要求,，路基左右幅及前后縱向沉降差異較大；4段為真空聯(lián)合堆載預(yù)壓處理路段,，路堤填高3.2～4.4 m,，加鋪厚度5～8 cm；其余7段為排水板結(jié)合堆載處理一般路段,，路堤填高2.2～3.3 m,，加鋪厚度5.0～18.4 cm，運(yùn)營(yíng)期內(nèi)分兩次加鋪完成,。該段軟土性質(zhì)差,、壓縮量大，路面結(jié)構(gòu)層施工前路基預(yù)拋高30～40 cm,，路面結(jié)構(gòu)層和行車荷載作用下附加沉降量大,，加鋪路面增加了附加應(yīng)力，工后沉降量大,。

7 結(jié) 語(yǔ)

高速公路軟基處理工程復(fù)雜且系統(tǒng),，須協(xié)調(diào)配合設(shè)計(jì)、科研,、施工及質(zhì)量控制,，需實(shí)施全程動(dòng)態(tài)管理。本文詳細(xì)介紹了杭州灣跨海大橋南岸接線高速公路深厚軟基處理成套技術(shù),，以前期先導(dǎo)試驗(yàn)研究成果為基礎(chǔ),，確定了全線軟基處理原則性方案；通過(guò)軟基處理設(shè)計(jì)計(jì)算分析,，提出了全線各分段軟基處理的詳細(xì)設(shè)計(jì)方案,；選擇合適的地基處理施工工藝,，制定了嚴(yán)格的施工質(zhì)量控制及管理措施，取得了理想的深厚軟土地基處理效果,，主要結(jié)論如下：

(1)杭州灣跨海大橋南岸接線高速公路工程區(qū)內(nèi)各土層分布特征及其物理力學(xué)性質(zhì)等工程地質(zhì)條件存在差異,，需根據(jù)軟土地基類型劃分及其處理方案設(shè)計(jì)，全線分段采用不同的深厚軟基處理方法,。

(2)全線選擇17個(gè)試驗(yàn)分段開(kāi)展前期先導(dǎo)試驗(yàn)研究,，取得了大量的加固前后土工測(cè)試及檢測(cè)、原型監(jiān)測(cè)指標(biāo)變化規(guī)律等研究成果,，為全線軟基處理方案設(shè)計(jì)提供了重要的理論及實(shí)踐依據(jù),，前期設(shè)計(jì)選用的多種復(fù)合地基處理技術(shù)中，管樁復(fù)合地基技術(shù)在施工管理,、質(zhì)量控制和加固效果等方面綜合優(yōu)勢(shì)最為顯著。

(3)設(shè)計(jì)采用排水預(yù)壓技術(shù)和管樁復(fù)合地基技術(shù)作為全線軟土地基加固處理方法,，并提出了分段軟基處理的原則性方案,，原則上遵循相關(guān)規(guī)范要求；采用基于前期先導(dǎo)試驗(yàn)研究提出的設(shè)計(jì)計(jì)算方法,，完成全線軟基處理設(shè)計(jì)計(jì)算,。

(4)工程實(shí)施過(guò)程中，提出了管樁復(fù)合地基法與真空預(yù)壓法銜接技術(shù),、路基預(yù)拋高控制不同軟基路段差異工后沉降,，根據(jù)實(shí)測(cè)資料實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)管控施工等科學(xué)合理的深厚軟基處理施工控制及管理綜合技術(shù)。

(5)通車至今的實(shí)測(cè)資料表明,，杭州灣跨海大橋南岸接線高速公路各路段軟土地基側(cè)向位移發(fā)展平穩(wěn),、地基沉降得到有效控制、未出現(xiàn)失穩(wěn)滑動(dòng)和超量沉降現(xiàn)象,，路面平順,、行車舒適，全線58 km深厚軟基處理加固效果較為理想,。

(6)杭州灣跨海大橋南岸接線高速公路至今一直是寧波地區(qū)乃至浙江省內(nèi)最好的高速公路,，深厚軟基處理成套技術(shù)為高速公路行車舒適和安全提供了可靠保障，降低了后期維護(hù)成本,，取得了顯著的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益,，為類似高速公路軟土地基處理工程設(shè)計(jì)及建設(shè)管理提供了重要的理論參考和實(shí)踐依據(jù)。

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Treatment technology for deep and thick soft foundation of south linkage expressway of Hangzhou Bay Cross-sea Bridge

LIU Cijun1， HE Ning2,， DONG Yingjie3,， ZHOU Yanzhang2， CHEN Tao1,， GUO Jianfei1,， ZHOU Yujuan1

(1. Ningbo High-grade Highway Construction Headquarters, Ningbo 315192, China; 2. Nanjing Hydraulic Research Institute, Nanjing 210029, China; 3. Liaoning Provincial Communication Planning & Design Insitute, Shenyang 110166, China)

Abstract：This paper introduces the basic situation of a deep soft soil foundation in the south linkage expressway engineering of the Hangzhou Bay Cross-sea Bridge. Through the preliminary studies of the pilot experimental sections, a principle design scheme and the fine design and calculation methods, construction technology, construction management as well as the quality control measures for the deep and thick soft soil foundation treatment were proposed and discussed, which forms a complete technology for the deep and thick soft soil foundation treatment of the expressway. And the soft soil foundation treatment of the south linkage expressway of the Hangzhou Bay Cross-sea Bridge and other expressways in the Ningbo region was finished by the use of the complete technology. The analysis of the foundation treatment effects is carried out in this study, and from the construction practices it is found that this complete technology for the deep and thick soft foundation treatment has been successfully applied to the similar works, which shows that the application effect of the deep and thick soft soil foundation treatment technology is relatively ideal.

Key words：deep and thick soft foundation; composite foundation with rigid piles; treatment technology for soft soil foundation; safety stability； post-construction settlement

DOI：10.16198/j.cnki.1009-640X.2017.03.016

收稿日期：2016-05-15

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目(51379131,，51579152),；寧波市交通運(yùn)輸委科技項(xiàng)目(201312)

作者簡(jiǎn)介：劉慈軍(1971—)，男,，浙江寧波人,，教授級(jí)高級(jí)工程師，博士,，主要從事公路工程建設(shè)管理和科研等相關(guān)工作,。 E-mail: [email protected]

中圖分類號(hào)：TU447

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A