果较佳;
(2)路堤高度不同,处理方法的效果相比较存在差异;
(3)地基条件不同,不同处理方法的效果也存在差异。
莘松、沪嘉及沪嘉东延伸段路堤工后沉降高度的散点关系。莘松高速公路自松江立交至新桥立交范围内路堤高度多大于3m,最大路堤高度达7.65m,多数桥接坡采用砂井处理,工后沉降基本与路堤高度成比例:沪嘉高速公路自祁连山路至南翔段路堤高度在2~4m之间,部分路段桥接坡采用砂井处理,从总体上看,工后沉降与路堤高度成比例增加,个别情况路堤接近4m而工后沉降小于10cm,路堤高度只有2m而工后沉降大于10cm;沪嘉东延伸段为粉喷桩加固地基,在路堤高度大于4m的情况下,工后沉降与高度成比例,且都大于10cm。这说明不同地基处理方法的技术效果与路堤高度有关,还可以看出,当路堤高度达到4~5m以上时,选用砂井与选用粉喷桩的处理效果相差不多。
沪嘉与莘松的地质条件也有较大差别。沪嘉在近祁连山及桃浦路段,软土层厚度在10m左右,14m深可见暗绿色土层,该路段砂井打穿软土层,因而工后沉降较小,3.3m高度土路堤在工后2年内沉降小于5cm;莘松高速公路近松江段软土层厚度达15~20m,采用砂井处理的路段一般经过一年半的等载预压,不少3m以下路段工后一年半的沉降达10cm;沪嘉东延伸段软土层厚度10~15m,暗绿色土层缺失,粉喷桩处理工后沉降超过10cm。这表明,在地基条件较好时,可选用砂井或粉喷桩等打穿软土层的处理方法,而软土层厚度大时,可采用较经济的砂井、预压处理方法。
3.3 软基处理需要足够的预压荷载和预压期
众所周知,天然地基与砂井需要一定的预压荷载和预压期。对粉喷桩、钢渣桩这一类柔性桩是否也需要预压荷载与预压期尚需论证。根据沪嘉东延伸段与沪宁高速公路的应用结果,粉喷桩处理地基仍需要一定的预压期。
预压荷载分超载、等载与欠载三种类型。超载预压是减少工后沉降的有效方法,对于天然地基及砂井处理地基,应尽可能采用超载或等载预压形式。在沪嘉高速公路修建时,不少路段因工期紧,预压荷载达不到等载要求,因而工后沉降较大,即使某些2.5m以下高度路堤也不例外;莘松高速公路普遍采用等载预压,预压期保持1年以上,因而工后的沉降量相对沪嘉而言要小,个别路段因预压期不够,工后沉降较大;沪嘉东延伸段工程对4~4.5m高度粉煤灰路堤采用超载预压,预压时间为9个月,工后一年半的沉降量小于5cm,张泾河桥与桃浦河桥两侧桥接坡路堤由于预压时间短,工后沉降达10cm。对于粉喷桩处理软基,较普遍的观点是沉降能很快稳定,预压荷载不强调等载或超载。然而在沪嘉东延伸段工程中,粉喷桩段路堤荷载采用欠载预压,预压时间仅4个月,4.2m高粉煤灰路堤工后一年半沉降达15cm。可见,无论是砂井处理或者粉喷桩处理,保持等载是必要的。
预压期的确定比较复杂,一方面要考虑工后沉降技术标准,另一方面又要现实地考虑工期太长,确定施工期沉降稳定的标准非常必要。从高速公路建设的实际情况看,沪嘉高速公路建设期3.5~4年,路堤预压期3个月到2.5年;莘松高速公路建设期5年多,路堤预压期为一般在14个月;沪嘉东延伸段工程建设期2年,路堤预压期4~9个月;沪宁高速公路工程建设期3.5年,路堤预压期6~9个月,究竟预压多少时间较为合理呢?下面就等载预压作一简要分析。
当地基处理方式选定之后,地基的沉降规律就基本确定。比如,当砂井的间距、长度、直径、地基土类型选定后,地基固结规律就已确定,固结度仅与时间有关。表4中列出沪嘉、莘松等部分路段不同预压时间的固结度、沉降速率及工后沉降,可以看出,当预压时间达6个月时,沉降速率为0.35~1.61mm/d,工后沉降为17.8~62cm;当预压时间达12个月时,沉降速率为0.2~0.53mm/d,工后沉降为13~29.3cm;当预压时间达18个月时,沉降速率为0.11~0.32mm/d,工后沉降为8.5~22cm。要使工后沉降达到10cm的控制标准,预压期需要2年以上,在路堤大于6m或地质条件差的路段预压时间需2.5~3年。从沉降过程看,当路堤超过临界高度时,沉降速率逐渐增大,满载预压一段时间后,沉降速率逐渐减小,沉降曲线上一般存在一个拐点,拐点之前,增加单位预压时间减少的工后沉降量很大,拐点之后沉降速率逐渐变小,增加单位预压时间减少的工后沉降量逐渐减小,因此预压时间至少应超过拐点。拐点实际上是沉降速率变化最大的位置,部分路段拐点时间见表4。达到拐点的时间一般要4~13个月,地质条件好,达到拐点时间短,反之则长。
不同预压时间的沉降速率及工后沉降量 表4
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