摘要:依托于实际高速公路软土路基段，以建模分析模型的方式，对三种路基加固方法进行研究，根据研究数据得出结果。
关键词:高速公路;路基加固;双向加固
作为公路的基础，路基的质量将对公路的质量产生影响。在高速公路建设时，常遇到软土路基。若软土路基没有得到恰当的处理，将会使路基强度有所降低，影响其承载力。为使高速公路的建设质量有所保障，必须采用合理的方法对软土路基进行加固。
1工程概况
该路基具有28m的宽度，并设置有2m宽的中央分隔带，以双向四车道的方式布置路线。按勘探结果，软土路基区域可分为两层地质类型，11.9m后的淤泥质粘土为其顶层，7.7m厚的软塑状粘土为其底层。与原状土地相比，路基地下水位为0.6m，在距地面0.3m范围内顶层的淤泥质粘土含水量急剧降低，形成浅层软土壳。但该土层在实际施工时将会被替换成砂垫层，因此文中在对沉降变形进行计算时对该部分忽略不计。
2软土路基加固方案计算与分析
为对软土地基加固方案进行研究，本文以上述工程为背景，以软件ABAQUS对加固前后路基的模型进行模拟，根据其计算结果选取最为合适的加固方案。对于软弱地基中的不同土层，本文采取了不同的建模方法，对于淤泥质粘土本文采用了DP弹塑性模型，对于软黏土本文采用了Clay模型，以使得模型计算具有更准确的精度。表2为DP弹塑性模型;表3为Clay塑性模型。按工程所处地质条件，本文所采取的软土地基竖向加固措施为:将地表以及换填的砂垫层清除后，将0.5m直径的C20混凝土预制桩以1m的梅花形间距打入淤泥质软土层中;水平加固措施为:张拉417×102kN/m的土工格栅，铺设于桩顶;在软土地基中综合水平以及竖向加固措施以形成双向加固方案。为研究水平以及竖向加固对于控制路基沉降的效果，本文在模拟过程中分别设置了只加固竖向，只加固水平以及不加固的对比方案。并且在三种模拟模型中均施以同样的荷载。鉴于篇幅限制，本文仅列出部分示意图。如图2、图3所示。
2.1计算结果分析
(1)路基填筑鉴于篇幅所限，本文仅列出部分数据。从试验结果可知，填筑路基在无加固时具有12.86mm的最大竖向沉降，同种工况下在采用了水平加固措施后的最大竖向沉降值也为12.86mm，而对于水平加固以及混凝土桩竖向加固同时进行的双向加固方案在在填筑完路基之后仅具有6.72mm的沉降值。从上述分析可知，软土路基在单独采用土工格栅进行水平加固时无法对其高压缩性能进行改善。在软土层中施加土工格栅水平加固以及混凝土桩竖向加固之后的位移值显著降低，路基的刚度有所提高。(2)路面结构层施工在完成路面结构层施工后三种模型的计算结果如下所示。鉴于篇幅限制，本文仅列出部分数据。从试验结果可知，路面施工时对于没有采用加固措施的具有21.65mm的最大竖向沉降值，此外仅采用土工格栅进行水平加固的结果也是21.64mm，而采用了土工格栅进行水平加固以及采用了混凝土桩进行竖向加固的双向加固方案使得路面竣工后的沉降值仅为12.28mm。软土路基在采用双向加固时仅具有5.55mm的沉降增量，而软土路基在仅采用了水平加固时具有8.78mm的增量。可见，软土路基在路面结构层竣工之后的沉降值仍在发展，软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，软土地基在采用了双向加固之后，其路基沉降的速率较慢，其速率为仅为63.2%的单向加固措施的速率。三种模型的竖向应力分布具有显著的规律性，软土地基在仅采用了土工格栅进行水平加固以及未采用加固措施后具有4.55MPa的应力峰值，而在使用土工格栅进行水平加固以及使用混凝土桩进行竖向加固之后的软土地基具有9.14MPa的峰值应力。同时在采用了双向加固之后的软土地基中，其软弱黏土层仅具有3.44MPa的竖向应力值，比仅使用土工格栅进行加固的软土地基的软弱黏土层的应力峰值低。分析原因可知，软土层的应力因土工格栅的存在而有所改善，土工格栅对其上层应力起到了吸收并向下扩散的作用，导致软土层中出现增大了的应力峰值现象。软弱粘土层在采用土工格栅进行水平加固并采用混凝土桩进行竖向加固之后能对其应力集中的现象有所改善。结合上述分析可知，路基在仅采用土工格栅进行水平加固之后的沉降并无太大改善，无法使其因上覆土层所导致的沉降速度有所降低。但土工格栅能起到吸收应力的效应，以改善软土层的应力集中现象，具有更加平稳的竖向应力分布情况。对于采用了土工格栅进行水平加固以及采用混凝土桩进行竖向加固之后的软化地基而言，双向加固的方案不仅能使软弱地基的软土层位移值有所降低，使路基整体刚度值有所提高，还能使软土地基中应力集中的现象有所改善。采用双向加固的方案，能对土工格栅以及混凝土桩的材料特性起到充分利用的效果，对软土地基的沉降以及其发展速率起到显著控制的作用。(2)通车运营一年通车运营一年之后三种模型的计算结果如图4所示。从试验结果可知，填筑路基在没有采取加固措施的时候具有35.15mm的最大竖向沉降值，与仅采用了土工格栅进行水平加固的模拟结果一致。而路基施工时采用双向加固之后的沉降值仅委19.89mm。软土路基在采用双向加固之后仅具有7.70mm的沉降增加，仅采用水平加固的软土路基则具有13.53mm的沉降增加。可知，在运营一年之后的地基仍在发生沉降。与前述相似，采用了双向加固后的地基具有较慢的沉降速率。软土地基在进行单向加固之后具有7.3MPa的应力峰值，与为加固方案一致。但软土层的应力因土工格栅吸收应力的作用而使其分布得到改善，使其应力集中现象得到消除。软土路基在采用了双向加固措施之后的在软土层中的混凝土桩中出现了14.85MPa的应力峰值。综上分析可知，路基的沉降无法通过仅采用土工格栅进行水平加固的方式进行改善。但软土层中的应力集中现象应土工格栅的存在而得到改善，使其具有更加平稳的竖向应力分布。软黏土层的应力分布可以通过双向加固的措施进行改善，由此可知，采用土工格栅进行水平加固并采用混凝土桩进行竖向加固的方式不仅使软土层的位移有所减小，使路基整体刚度有所提高，还能对软土层中的应力集中现象起到一定过得改善作用。软土路基在采用双向加固措施时的沉降控制与其发展速率的控制均能满足要求。
3结语
软土地基仅采用土工格栅进行水平向加固时无法较好的利用其高张拉模量的特性，需配合混凝土预制桩进行竖向加固才能使软土地基的抗变形能力有所提高。混凝土桩能够限制淤泥质软土向两侧进行挤压变形，土工格栅使得软土层的应力分布得到有效的改善。采用双向加固措施的软化土层能够满足沉降控制的要求。
参考文献
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