摘要:依托于實際高速公路軟土路基段，以建模分析模型的方式，對三種路基加固方法進行研究，根據(jù)研究數(shù)據(jù)得出結果。
關鍵詞:高速公路;路基加固;雙向加固
作為公路的基礎，路基的質量將對公路的質量產(chǎn)生影響。在高速公路建設時，常遇到軟土路基。若軟土路基沒有得到恰當?shù)奶幚恚瑢孤坊鶑姸扔兴档�，影響其承載力。為使高速公路的建設質量有所保障，必須采用合理的方法對軟土路基進行加固。
1工程概況
該路基具有28m的寬度，并設置有2m寬的中央分隔帶，以雙向四車道的方式布置路線。按勘探結果，軟土路基區(qū)域可分為兩層地質類型，11.9m后的淤泥質粘土為其頂層，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范圍內頂層的淤泥質粘土含水量急劇降低，形成淺層軟土殼。但該土層在實際施工時將會被替換成砂墊層，因此文中在對沉降變形進行計算時對該部分忽略不計。
2軟土路基加固方案計算與分析
為對軟土地基加固方案進行研究，本文以上述工程為背景，以軟件ABAQUS對加固前后路基的模型進行模擬，根據(jù)其計算結果選取最為合適的加固方案。對于軟弱地基中的不同土層，本文采取了不同的建模方法，對于淤泥質粘土本文采用了DP彈塑性模型，對于軟黏土本文采用了Clay模型，以使得模型計算具有更準確的精度。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混凝土預制樁以1m的梅花形間距打入淤泥質軟土層中;水平加固措施為:張拉417×102kN/m的土工格柵，鋪設于樁頂;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于控制路基沉降的效果，本文在模擬過程中分別設置了只加固豎向，只加固水平以及不加固的對比方案。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計算結果分析
(1)路基填筑鑒于篇幅所限，本文僅列出部分數(shù)據(jù)。從試驗結果可知，填筑路基在無加固時具有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，而對于水平加固以及混凝土樁豎向加固同時進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，軟土路基在單獨采用土工格柵進行水平加固時無法對其高壓縮性能進行改善。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)路面結構層施工在完成路面結構層施工后三種模型的計算結果如下所示。鑒于篇幅限制，本文僅列出部分數(shù)據(jù)。從試驗結果可知，路面施工時對于沒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行水平加固的結果也是21.64mm，而采用了土工格柵進行水平加固以及采用了混凝土樁進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具有8.78mm的增量�？梢�，軟土路基在路面結構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行水平加固以及未采用加固措施后具有4.55MPa的應力峰值，而在使用土工格柵進行水平加固以及使用混凝土樁進行豎向加固之后的軟土地基具有9.14MPa的峰值應力。同時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的豎向應力值，比僅使用土工格柵進行加固的軟土地基的軟弱黏土層的應力峰值低。分析原因可知，軟土層的應力因土工格柵的存在而有所改善，土工格柵對其上層應力起到了吸收并向下擴散的作用，導致軟土層中出現(xiàn)增大了的應力峰值現(xiàn)象。軟弱粘土層在采用土工格柵進行水平加固并采用混凝土樁進行豎向加固之后能對其應力集中的現(xiàn)象有所改善。結合上述分析可知，路基在僅采用土工格柵進行水平加固之后的沉降并無太大改善，無法使其因上覆土層所導致的沉降速度有所降低。但土工格柵能起到吸收應力的效應，以改善軟土層的應力集中現(xiàn)象，具有更加平穩(wěn)的豎向應力分布情況。對于采用了土工格柵進行水平加固以及采用混凝土樁進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力集中的現(xiàn)象有所改善。采用雙向加固的方案，能對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)通車運營一年通車運營一年之后三種模型的計算結果如圖4所示。從試驗結果可知，填筑路基在沒有采取加固措施的時候具有35.15mm的最大豎向沉降值，與僅采用了土工格柵進行水平加固的模擬結果一致。而路基施工時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。可知，在運營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。軟土地基在進行單向加固之后具有7.3MPa的應力峰值，與為加固方案一致。但軟土層的應力因土工格柵吸收應力的作用而使其分布得到改善，使其應力集中現(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的應力峰值。綜上分析可知，路基的沉降無法通過僅采用土工格柵進行水平加固的方式進行改善。但軟土層中的應力集中現(xiàn)象應土工格柵的存在而得到改善，使其具有更加平穩(wěn)的豎向應力分布。軟黏土層的應力分布可以通過雙向加固的措施進行改善，由此可知，采用土工格柵進行水平加固并采用混凝土樁進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，還能對軟土層中的應力集中現(xiàn)象起到一定過得改善作用。軟土路基在采用雙向加固措施時的沉降控制與其發(fā)展速率的控制均能滿足要求。
3結語
軟土地基僅采用土工格柵進行水平向加固時無法較好的利用其高張拉模量的特性，需配合混凝土預制樁進行豎向加固才能使軟土地基的抗變形能力有所提高�；炷翗赌軌蛳拗朴倌噘|軟土向兩側進行擠壓變形，土工格柵使得軟土層的應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。
參考文獻
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