桩网结构路基现场沉降测试分析

杨 雷

越来越多的公路和铁路建造在软土地基上。在这些地区，桥墩可由基桩支撑而控制沉降，但两端的路堤仍会产生很大的沉降，包括施工沉降以及完工后10年～20年发生的固结沉降。桥墩与路堤之间的不均匀沉降也会随着时间与交通流量的增长而不断累积增加。这样，桥墩附近的路面会产生“凸起”现象，随后需要不断垫高路堤以减少不均匀程度。这种回填层给软土地基增加了额外的荷载，同时也带来了更高的维护费用。更重要的是，这种软弱地基会降低施工进度。所以，需要采取工程措施，以提高软土地基的有效承载力并控制施工期及长期的沉降，解决软土地基上路堤的沉降问题。

在北欧及东南亚，桩基广泛应用于支撑软土地基上的路堤，而形成桩网结构路基。基桩通常采用刚性桩。在桩网结构路基中，可假设整个路堤的荷载以土拱效应通过基桩传至硬土层[1]。

1 桩网结构路基

桩网结构路基由以下四个部分组成:1)上部路堤填土;2)柔性拱(网)区;3)桩土复合加固区;4)下卧层。其结构组成如图1所示。

在桩网结构路基系统中，当桩正上方的土与桩之间的土产生差异沉降时，土拱效应随之产生[2]。土拱的形成使得桩间土工合成材料加筋层所受垂直压力减小，因此大部分的路堤荷载能够传递到桩上，软土地基只承受小部分荷载，从而实现减小沉降的目的。

桩网结构方便在较深的土层下施工，适用于深层地基加固处理，尤其是在软土地基(16 m以下)修建对工后沉降要求严格的高等级道路，竣工后不需要放置较长时间的情况。

2 工程概况

2.1 工点概况

某铁路干线采用了钢筋混凝土桩桩网结构路基。桩土应力测试试验选取其中两段进行，一处为高路堤，约7.0 m，另一处为低路堤，约3.0 m。两处测试工点的轨道结构均为双块式无砟轨道，轨道线形为直线;桩的配筋按构造要求，施工工艺为钻孔灌注，桩位布置为正方形，桩径 60 cm，桩帽1.2 m×1.2 m，桩间距2 m;网垫层厚60 cm，使用双向80 kN/m的土工格栅双层铺设。

2.2 测试内容

测试内容主要为两处工点的桩顶及桩间土长期沉降测试。通过测试，重点考察桩网结构路基控制沉降特性。

3 结果分析

两个工点桩网结构路基的长期沉降测试曲线如图2所示。

从沉降随时间的变化曲线可以看出，在桩顶及桩间土处随着时间的推移，均有相应的沉降量发生。其中，在路基填筑完毕后施工上部轨道结构期间，沉降值变化相对较大，桩间土处的沉降值大于桩顶的沉降值，施工持续时间为4个月。从图2中还可以看出，桩网结构路基的累积沉降量非常有限，高路堤约为10.07 mm，低路堤约为7.37 mm，通过简单的计算可以得知，路堤部分的累积沉降约占其高度的0.44‰。路堤上部结构施工完毕，铺轨后的沉降称之为工后沉降。从图2中可以看出，桩网结构路基6个月的工后沉降量非常小，完全能够满足无砟轨道对工后沉降的要求。从沉降曲线还可以看出，从铺轨后的两个月开始，沉降进入稳定期。

4 结语

结合某干线铁路桩网结构路基工程实践，针对高低两种路堤进行了沉降测试，结果表明:经桩网结构处理后的路基工后沉降量(到目前为止，工后沉降6个月)非常有限，能满足土质路基上修建无砟轨道的要求。另外，测试数据表明，路堤填筑完成后的上部轨道结构施工活动，能加速路堤部分的累积沉降。从开始铺轨后的两个月开始，沉降进入稳定期。

[1] Hewlett W.J.，Randolph M.F..Analysis of Piled Embankments[J].Ground Engineering ，1988，21(3):12-18.

[2] Han.J，Akins.K.Use of Geogrid-Reinforced and Pile-Supported Earth Structures[A].Proceedings of International Deep Foundation Congress[C].Orlando，FL ，USA:American Society of Civil Engineering，2002:14-16.