蔡 军 马昊天 陈园园 王 哲 宋佳峰

（1.浙江华东工程咨询有限公司，浙江 杭州 311100；2.浙江工业大学土木工程学院，浙江 杭州 310023）

0 引言

在软土地基修建道路，地基沉降需高标准、高要求控制，而工后不均匀沉降的控制更是重中之重[1]。经加固处理后软土地基的压缩性显著降低，从而降低地基沉降量[2]。桩网复合地基能在短时间内完成沉降，并使得沉降量显著降低，能够有效控制工后沉降，同时可以节约成本，降低工程造价[3]，在工程实际的应用中取得了较为理想的效果。预应力管桩因为其承载能力高、适用性广泛、桩体长度设计灵活、节省工期等优点，在地基处理领域被迅速推广使用[4]。预应力管桩[5]是先采用先张法预应力和离心成型工艺，然后经过蒸压养护而成的一种空心圆筒状的等截面刚性桩体。桩体施工应用时主要分为制作和沉桩两个步骤[6]，逐节打入待处理的软基中，桩与桩之间采用二氧化碳气体保护焊在现场进行焊接，最后采用水准仪进行复核。

在沉降分析方面，李国维等[7]研究了双曲线法并对其进行了修正，提出了改进沉降预测精度的措施。王伟等[8]研究表明沉降速率相同的条件下，指数模型沉降预测结果会大于双曲线模型预测结果。由于预测结果与实际监测结果具有差异，需要将工程监测与理论预测相结合进行沉降分析。

在526 国道岱山段改建支线二Z2K1+955.889～Z2K4+569.328段工程中，对预应力管桩处理软基后的沉降进行了现场监测，并与双曲线法预测的沉降相结合进行分析，对有效提升施工效率具有重要的工程意义，可为后续施工打下坚实的基础。

1 .工程概况

1.1 项目概况

526 国道岱山段改建工程支线二Z2K1+955.889～Z2K4+569.328段起点与高双线K13+770相交，路线向北沿东沙工业基地规划道路后，再往北经现状盐田区、养殖塘至规划燕窝山客运码头。本段软基处理的方式为预应力管桩/素混凝土桩+等载预压。预应力管桩采用PC400A95，直径为400mm，壁厚为95mm。素混凝土桩采用桩径75cm，桩身强度为C20，正方形布置，水泥用P·O42.5 普通硅酸盐水泥，水灰比0.5~0.6，砂采用洁净细砂，碎石采用粒径15~40mm的洁净碎石。桩帽、系梁采用C30混凝土，并与管桩/素混凝土桩连接。桩帽尺寸为长×宽×厚=1.3m（1m）1.3m（1m）0.35m，系梁截面尺寸为50cm（宽）×35cm（高）。路基填筑典型断面、管桩施工典型断面、预应力管桩设计图分别见图1、图2、图3所示。

图2 管桩施工典型断面图

图3 预应力管桩设计图

1.2 地质条件

地形总体较平坦，局部河道及养殖塘地势相对低洼，属于海积平原区。沿线局部表层分布有厚度不大的填土，主要分布于既有道路或村庄等，岩性复杂；下伏1.0~2.0m 厚的灰黄色粉质黏土，性质稍好；其下为一系列的海相高压缩性软土，厚度可达25~30m；中部主要为海陆交替沉积黏性土，下部为陆相沉积及基岩地层，基岩埋深起伏大。

1.3 管桩施工工艺

预应力管桩施工采用柴油锤打桩机进行施工。预制管桩运输至施工现场后在坚实、平整的区域堆放，采用100mm×100mm 枕木进行两点支垫。沉桩施工工艺流程按照测放桩位、桩位复核、桩机就位、桩起吊、稳桩、打桩的顺序进行。采用CO2气体保护焊进行接桩，焊接施工采用两台焊机对称施焊，分三次焊接完成，确保焊缝饱满。接桩完成后，须由质检人员会同监理工程师进行验收，验收合格且静置10min 以上方能继续沉桩。管桩打设完成后，采用水准仪对桩位进行复核，同时对桩距、桩垂直度进行检查，满足设计要求后，桩机移位。管桩施工完成后，需按照随机抽样的原则，需进行桩身完整性检测。

1.4 观测方案

本文讨论的监测里程为Z2K3+550~Z2K4+133，根据监测的实测数据，计算月沉降速率，从而推算工后允许沉降值是否满足软基预压期卸载控制采用的双标准控制要求，即要求推算的工后沉降量小于设计容许值，同时要求达到沉降速率标准时，方可卸载开挖路槽并开始路面铺筑。对欠载预压的路段，按连续2 个月的月沉降速率小于3mm/月进行控制；对等载预压的路段，按连续2个月的月沉降速率桥头小于3mm/月、一般路段小于5mm/月进行控制；对超载预压的路段，当有效应力面积比小于0.75 并且预压期超过6 个月以上时，按连续2个月的月沉降速率小于7mm/月进行控制。当有效应力面积比超过0.75 小于1.0 时，按连续2 个月的月沉降速率桥头小于5mm/月、一般路段小于7mm/月进行控制。当有效应力面积比大于10 时，按连续2 个月的月沉降速率桥头小于3mm/月、一般路段小于5mm/月进行控制。软基段路堤在填筑过程中，应严格控制周围位移速率，控制标准为路堤中心线地面沉降速率≤1.0cm/昼夜，坡脚水平位移速率<0.5cm/昼夜，深层侧向位移速率<3mm/昼夜。在施工期，每填筑一层至少需观测一次，因故停止施工期间，每3d 观测一次；预压期间，第一个月每3d 观测一次，第二个月至第三个月每7d观测一次看，从第四个月起每半个月观测一次，直到铺筑路面。通车期沉降观测应该取少量的典型断面（2个）进行跟踪观测，监测频率为每1~2 个月监测1 次。侧向位移观测频率与沉降观测频率相同，直至路堤达到设计的标高。

1.5 沉降预测方法

选用双曲线法对软土地基进行沉降预测，根据地基的沉降规律，采用公式（1）对施工过程中的沉降进行预测，采用公式（2）进行最终沉降预测。

式中：ta、Sa——拟合计算起始点参考点的观测时间与沉降值；

t、St——拟合曲线上任意点的时间与对应沉降值；

A、B——根据实测值求出的参数，化为直线时分别表示直线的截距与斜率。

2 监测结果及分析

各桩号处1月沉降速率与2月沉降速率如表1所示；Z2K3+600、Z2K3+700、Z2K3+800、Z2K3+900、Z2K4+100、Z2K4+200区段的拟合曲线结果汇总如表2所示；预测总沉降、预压期沉降、预测工后沉降汇总如表3所示。

表1 沉降速率汇总

表2 拟合曲线结果汇总

表3 预测结果汇总

在荷载预压过程中，土体应力状态发生改变，继而发生土体沉降变形。沉降在初始阶段，土体处于弹性状态，孔隙水还未消散，发生瞬时剪切变形，随着荷载升级，沉降呈线性发展并且随着时间增长，超静孔隙水压力逐步消散，土体产生塑性变形，伴随时间延长，沉降达到最终状态，便为最终沉降量。由表1 可知，整个监测期间各沉降观测点数据满足设计标准，最大沉降速率发生在前1 个月，为4.95mm/月。并且可以发现，路基沉降速率整体随时间变小，主要是因为，随着软基排水发展、超静孔压消散，土体的有效应力逐渐增长，沉降速率便会降低。采用双曲线拟合得到的预测曲线整体性较好，说明采用现场观测与双曲线法结合的方式进行地基沉降预测具有可靠性。在后续铺设加载时应严格控制加载速率，以保证路基的稳定安全。

3 结束语

本文将现场实际监测与双曲线沉降预测方法相结合，对采用预应力管桩进行软基处理后预压阶段的道路软基沉降进行了分析，探讨了土体沉降的变化规律。结果表明，采用预应力管桩进行软基处理后，整个监测期间各沉降观测点数据满足设计标准，满足双标准控制要求；土体沉降速率逐渐降低，充分说明采用现场监测与双曲线降预测方法相结合的方式进行地基沉降预测具有一定可靠性。