摘要:依托于實(shí)際高速公路軟土路基段，以建模分析模型的方式，對(duì)三種路基加固方法進(jìn)行研究，根據(jù)研究數(shù)據(jù)得出結(jié)果。

關(guān)鍵詞:高速公路;路基加固;雙向加固

作為公路的基礎(chǔ)，路基的質(zhì)量將對(duì)公路的質(zhì)量產(chǎn)生影響。在高速公路建設(shè)時(shí)，常遇到軟土路基。若軟土路基沒(méi)有得到恰當(dāng)?shù)奶幚�，將�?huì)使路基強(qiáng)度有所降低，影響其承載力。為使高速公路的建設(shè)質(zhì)量有所保障，必須采用合理的方法對(duì)軟土路基進(jìn)行加固。

1工程概況

該路基具有28m的寬度，并設(shè)置有2m寬的中央分隔帶，以雙向四車道的方式布置路線。按勘探結(jié)果，軟土路基區(qū)域可分為兩層地質(zhì)類型，11.9m后的淤泥質(zhì)粘土為其頂層，7.7m厚的軟塑狀粘土為其底層。與原狀土地相比，路基地下水位為0.6m，在距地面0.3m范圍內(nèi)頂層的淤泥質(zhì)粘土含水量急劇降低，形成淺層軟土殼。但該土層在實(shí)際施工時(shí)將會(huì)被替換成砂墊層，因此文中在對(duì)沉降變形進(jìn)行計(jì)算時(shí)對(duì)該部分忽略不計(jì)。

2軟土路基加固方案計(jì)算與分析

為對(duì)軟土地基加固方案進(jìn)行研究，本文以上述工程為背景，以軟件ABAQUS對(duì)加固前后路基的模型進(jìn)行模擬，根據(jù)其計(jì)算結(jié)果選取最為合適的加固方案。對(duì)于軟弱地基中的不同土層，本文采取了不同的建模方法，對(duì)于淤泥質(zhì)粘土本文采用了DP彈塑性模型，對(duì)于軟黏土本文采用了Clay模型，以使得模型計(jì)算具有更準(zhǔn)確的精度。表2為DP彈塑性模型;表3為Clay塑性模型。按工程所處地質(zhì)條件，本文所采取的軟土地基豎向加固措施為:將地表以及換填的砂墊層清除后，將0.5m直徑的C20混凝土預(yù)制樁以1m的梅花形間距打入淤泥質(zhì)軟土層中;水平加固措施為:張拉417×102kN/m的土工格柵，鋪設(shè)于樁頂;在軟土地基中綜合水平以及豎向加固措施以形成雙向加固方案。為研究水平以及豎向加固對(duì)于控制路基沉降的效果，本文在模擬過(guò)程中分別設(shè)置了只加固豎向，只加固水平以及不加固的對(duì)比方案。并且在三種模擬模型中均施以同樣的荷載。鑒于篇幅限制，本文僅列出部分示意圖。如圖2、圖3所示。

2.1計(jì)算結(jié)果分析

(1)路基填筑鑒于篇幅所限，本文僅列出部分?jǐn)?shù)據(jù)。從試驗(yàn)結(jié)果可知，填筑路基在無(wú)加固時(shí)具有12.86mm的最大豎向沉降，同種工況下在采用了水平加固措施后的最大豎向沉降值也為12.86mm，而對(duì)于水平加固以及混凝土樁豎向加固同時(shí)進(jìn)行的雙向加固方案在在填筑完路基之后僅具有6.72mm的沉降值。從上述分析可知，軟土路基在單獨(dú)采用土工格柵進(jìn)行水平加固時(shí)無(wú)法對(duì)其高壓縮性能進(jìn)行改善。在軟土層中施加土工格柵水平加固以及混凝土樁豎向加固之后的位移值顯著降低，路基的剛度有所提高。(2)路面結(jié)構(gòu)層施工在完成路面結(jié)構(gòu)層施工后三種模型的計(jì)算結(jié)果如下所示。鑒于篇幅限制，本文僅列出部分?jǐn)?shù)據(jù)。從試驗(yàn)結(jié)果可知，路面施工時(shí)對(duì)于沒(méi)有采用加固措施的具有21.65mm的最大豎向沉降值，此外僅采用土工格柵進(jìn)行水平加固的結(jié)果也是21.64mm，而采用了土工格柵進(jìn)行水平加固以及采用了混凝土樁進(jìn)行豎向加固的雙向加固方案使得路面竣工后的沉降值僅為12.28mm。軟土路基在采用雙向加固時(shí)僅具有5.55mm的沉降增量，而軟土路基在僅采用了水平加固時(shí)具有8.78mm的增量。可見(jiàn)，軟土路基在路面結(jié)構(gòu)層竣工之后的沉降值仍在發(fā)展，軟土路基采用水平加固的措施在控制沉降方面效果有限。此外，軟土地基在采用了雙向加固之后，其路基沉降的速率較慢，其速率為僅為63.2%的單向加固措施的速率。三種模型的豎向應(yīng)力分布具有顯著的規(guī)律性，軟土地基在僅采用了土工格柵進(jìn)行水平加固以及未采用加固措施后具有4.55MPa的應(yīng)力峰值，而在使用土工格柵進(jìn)行水平加固以及使用混凝土樁進(jìn)行豎向加固之后的軟土地基具有9.14MPa的峰值應(yīng)力。同時(shí)在采用了雙向加固之后的軟土地基中，其軟弱黏土層僅具有3.44MPa的豎向應(yīng)力值，比僅使用土工格柵進(jìn)行加固的軟土地基的軟弱黏土層的應(yīng)力峰值低。分析原因可知，軟土層的應(yīng)力因土工格柵的存在而有所改善，土工格柵對(duì)其上層應(yīng)力起到了吸收并向下擴(kuò)散的作用，導(dǎo)致軟土層中出現(xiàn)增大了的應(yīng)力峰值現(xiàn)象。軟弱粘土層在采用土工格柵進(jìn)行水平加固并采用混凝土樁進(jìn)行豎向加固之后能對(duì)其應(yīng)力集中的現(xiàn)象有所改善。結(jié)合上述分析可知，路基在僅采用土工格柵進(jìn)行水平加固之后的沉降并無(wú)太大改善，無(wú)法使其因上覆土層所導(dǎo)致的沉降速度有所降低。但土工格柵能起到吸收應(yīng)力的效應(yīng)，以改善軟土層的應(yīng)力集中現(xiàn)象，具有更加平穩(wěn)的豎向應(yīng)力分布情況。對(duì)于采用了土工格柵進(jìn)行水平加固以及采用混凝土樁進(jìn)行豎向加固之后的軟化地基而言，雙向加固的方案不僅能使軟弱地基的軟土層位移值有所降低，使路基整體剛度值有所提高，還能使軟土地基中應(yīng)力集中的現(xiàn)象有所改善。采用雙向加固的方案，能對(duì)土工格柵以及混凝土樁的材料特性起到充分利用的效果，對(duì)軟土地基的沉降以及其發(fā)展速率起到顯著控制的作用。(2)通車運(yùn)營(yíng)一年通車運(yùn)營(yíng)一年之后三種模型的計(jì)算結(jié)果如圖4所示。從試驗(yàn)結(jié)果可知，填筑路基在沒(méi)有采取加固措施的時(shí)候具有35.15mm的最大豎向沉降值，與僅采用了土工格柵進(jìn)行水平加固的模擬結(jié)果一致。而路基施工時(shí)采用雙向加固之后的沉降值僅委19.89mm。軟土路基在采用雙向加固之后僅具有7.70mm的沉降增加，僅采用水平加固的軟土路基則具有13.53mm的沉降增加�？芍�，在運(yùn)營(yíng)一年之后的地基仍在發(fā)生沉降。與前述相似，采用了雙向加固后的地基具有較慢的沉降速率。軟土地基在進(jìn)行單向加固之后具有7.3MPa的應(yīng)力峰值，與為加固方案一致。但軟土層的應(yīng)力因土工格柵吸收應(yīng)力的作用而使其分布得到改善，使其應(yīng)力集中現(xiàn)象得到消除。軟土路基在采用了雙向加固措施之后的在軟土層中的混凝土樁中出現(xiàn)了14.85MPa的應(yīng)力峰值。綜上分析可知，路基的沉降無(wú)法通過(guò)僅采用土工格柵進(jìn)行水平加固的方式進(jìn)行改善。但軟土層中的應(yīng)力集中現(xiàn)象應(yīng)土工格柵的存在而得到改善，使其具有更加平穩(wěn)的豎向應(yīng)力分布。軟黏土層的應(yīng)力分布可以通過(guò)雙向加固的措施進(jìn)行改善，由此可知，采用土工格柵進(jìn)行水平加固并采用混凝土樁進(jìn)行豎向加固的方式不僅使軟土層的位移有所減小，使路基整體剛度有所提高，還能對(duì)軟土層中的應(yīng)力集中現(xiàn)象起到一定過(guò)得改善作用。軟土路基在采用雙向加固措施時(shí)的沉降控制與其發(fā)展速率的控制均能滿足要求。

3結(jié)語(yǔ)

軟土地基僅采用土工格柵進(jìn)行水平向加固時(shí)無(wú)法較好的利用其高張拉模量的特性，需配合混凝土預(yù)制樁進(jìn)行豎向加固才能使軟土地基的抗變形能力有所提高�；炷�土樁能夠限制淤泥質(zhì)軟土向兩側(cè)進(jìn)行擠壓變形，土工格柵使得軟土層的應(yīng)力分布得到有效的改善。采用雙向加固措施的軟化土層能夠滿足沉降控制的要求。

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