公路軟土地基質量控制研究范文

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《內蒙古公路與運輸》2014年第二期

1數值模型建立

1.1數值模型參數確定

根據現場勘測試驗結果，土層分布情況如表1所示，計算模型材料參數選取如表2所示。

1.2基數值模型建立

本文中粉噴樁處治公路軟基數值分析模型以空間直角坐標系三軸X、Y、Z為基準，地基計算模型尺寸為60m×30m×15m，模型約束條件為:沿路基橫斷面方向無力學響應，設置為自由端，沿路線縱斷面方向施加水平位移約束條件，地基底面部分對所有位移進行約束，計算單元采用有限元模型的單元類型:8節點等參立方體單元C3D8R。模型尺寸示意圖如圖1所示。

2粉噴樁處治公路軟基沉降影響因素分析

2.1粉噴樁樁長對公路軟基沉降影響分析為了分析樁長對于粉噴樁處治公路軟土地基沉降效果的影響，建立有限元模型，分析不同樁長情況下粉噴樁加固公路軟基的沉降控制作用，粉噴樁長度取值分別為5、6、8、10m。不同樁長條件下，粉噴樁加固軟基方案中路基頂面最大沉降量計算結果如表3所示，沉降隨樁長變化曲線如圖2所示。分析以上計算數據可以得出:①樁體穿透軟土層后路基沉降量隨樁長增加逐漸減小，但變化幅度相對較小，樁長每增加2m，路基沉降量減小約1.7%～10.0%，樁體未穿透軟土層時，樁長每增加2m，路基沉降量減小約20.5%～27.5%。②當粉噴樁穿透軟土層2m后，隨著樁長增加路基沉降基本保持不變，因此，當樁體穿透軟土層后繼續增加樁長對于減小路基沉降量的作用有限，粉噴樁加固公路軟基方案設計時，為了增強經濟性與合理性，樁長設計穿透軟土層到達持力層即可。

2.2粉噴樁樁間距對公路軟基沉降影響分析為了分析樁間距對于粉噴樁處治公路軟土地基沉降效果的影響，采用本文建立的有限元模型對路基沉降量進行計算，分析不同樁間距情況下粉噴樁加固公路軟基的沉降控制作用，不同工況中取值分別為1.0、1.5、1.8、2.0、2.5、3.0m，樁徑取值為0.5m，不同樁間距條件下，粉噴樁加固軟基方案中路基頂面最大沉降量計算結果如表4所示，沉降隨樁間距變化曲線如圖3所示。①樁間距對粉噴樁處治公路軟基方案的沉降控制效果影響顯著，隨著樁間距增加，路基頂面沉降量增長速率逐漸加快，樁間距每增加0.5m，路基沉降量增加約51.1%～118.7%。②當樁間距大于2.0m后，路基沉降量隨樁間距變化曲線斜率逐漸增加，說明樁間距大于2.0m時路基沉降對樁間距變化更為敏感，且沉降量均大于10cm，粉噴樁對于沉降控制效果相對較小。③樁間距是影響粉噴樁處治公路軟基方案沉降控制效果的主要因素，進行方案設計時應重點考慮粉噴樁平面布置形式。

2.3粉噴樁樁徑對公路軟基沉降影響分析為了分析樁徑對于粉噴樁處治公路軟土地基方案沉降控制效果的影響，采用本文建立的有限元模型對三種工況下的路基沉降量進行計算，分析不同樁徑條件下粉噴樁加固公路軟基的沉降控制效果，粉噴樁徑取值分別為0.3、0.5、0.6、0.8、1.0m，樁間距取值分別為1.5、2.0、2.5m，不同樁徑條件下粉噴樁加固軟基方案路基頂面最大沉降量計算結果如表5所示，沉降隨樁間距變化曲線如圖4所示。分析以上計算結果可以得出:①隨著樁徑增加，路基頂面最大沉降量呈減小趨勢，樁徑由0.3m增大到1.0m，路基頂面沉降量由7.2～16.7cm減小到3.1～9.8cm。②樁徑小于0.6m時，路基沉降量隨著樁徑增加而減小的速率較大，樁徑每增加0.1m，路基沉降減小約12.0%～14.5%，樁徑大于0.6m時，樁徑每增加0.1m，路基沉降減小約3.1%～5.3%，樁徑大于0.6m后，繼續增大樁徑對于降低沉降量的作用不明顯。③樁徑對于粉噴樁處治公路軟基方案沉降控制效果的影響相對較小，實際工程中，為了增強處治方案的經濟性與合理性，粉噴樁樁徑應控制在0.6m左右。

2.4樁間土承載力對公路軟基沉降影響分析為了分析樁間土承載力對于粉噴樁處治公路軟土地基方案沉降控制效果的影響，采用本文建立的有限元模型對路基沉降量進行計算，本文地基土壓縮模量根據現場測試實驗結果取值為16MPa，計算不同樁間土承載力對公路軟基沉降影響作用時，地基土壓縮模量取值分別為12、16、20、24MPa，粉噴樁徑取值為0.5m，樁間距取值分別為1.5、2.0、2.5m，不同樁間土承載力條件下粉噴樁加固軟基方案路基頂面最大沉降量計算結果如表6所示，沉降隨樁間土承載力變化曲線如圖5所示。分析以上計算數據可以得出:①隨著樁間土壓縮模量增加，路基頂面最大沉降量呈減小趨勢，樁間土壓縮模量由12MPa增大到24MPa，路基頂面沉降量由6.8～14.8cm減小到2.6～8.5cm。②樁間土壓縮模量小于20MPa時，路基沉降量隨著樁間土模量增加而減小的速率相對較大，樁間土模量每增加1MPa，路基沉降減小約4.1%～7.2%，樁間土壓縮模量大于20MPa時，樁間土模量每增加1MPa，路基沉降減小約3.3%～4.7%，當樁間土壓縮模量較低時，樁間土承載力的變化對路基沉降影響相對較大。③樁間土承載力也是影響粉噴樁處治公路軟基方案沉降控制效果的主要因素之一，制定粉噴樁布置方案時，應同時考慮樁間土承載力的影響，當樁間土壓縮模量大于20MPa時，可適當增大樁間距。

3結語

①系統分析了粉噴樁加固公路軟基機理，在此基礎上結合依托工程建立了三維有限元數值仿真模型，對典型工況下的軟土地基－粉噴樁－填方路基系統進行模擬，為粉噴樁處治公路軟基沉降效果分析奠定基礎。②有限元數值計算結果表明，當樁徑為0.5m，樁間距小于1.5m時，路基頂面最大沉降量均小于10cm;樁間距小于2.5m時，路基頂面最大沉降量均小于20cm。③對粉噴樁處治公路軟基方案沉降質量控制效果影響作用最顯著的是樁間距，其次是樁徑和樁間土承載力，樁長對粉噴樁處治路基沉降效果影響相對較小。④在實際工程中，可根據具體路段的差異沉降控制標準確定允許的沉降差值，以不同樁間距布置方案的沉降差為依據，確定粉噴樁處治方案的具體樁間距布置形式，將路基差異沉降控制在預定目標范圍內，達到主動控制的目的。

作者：馬立文梁世斌單位：阿拉善盟公路工程質量監督站 內蒙古自治區交通運輸廳職業資格中心