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1、南京机场高速公路软土地基处理设计与沉降观测分析1前言南京机场高速公路位于南京市南部江宁县境内，连接南京绕城公路与南京禄口国际机场，全长28.756km，于1995年6月28日开工，1997年6月28日正式通车。在短短两年内，广大建设者积极响应省委、省政府的号召，在省交通厅的正确领导和指导下，克服了地质条件复杂、软基处理工期紧 、难度大、建设标准和要求高，并需同步完成交通工程三大系统和照明绿化工程等困难，高标准、高质量、高效益地完成了建设任务。工程总体水平达到了“国内领先，国际先进，代表了目前我国高速公路建设新水平”。经过近一年的考验，路基稳定，路面平整如初，桥头跳车现象基本消除，并且沿线环境优
2、美，四季长青，景观丰富，似一条绿色长廊，充满了现代化气息，成为名符其实的“省门第一路”。她为江苏人民争了光，也为我省交通重点工程建设树立了典范，积累了宝贵经验。2全线软土的工程特性南京机场高速公路沿线软基情况较为严重，据地质资料，沿线属宁镇低山丘陵区，该区连接长江三角洲平原，西连安徽丘陵岗地，沿线附近有牛首山、吉山、方山等，地形起伏较明显，地面标高在865m之间。地表土层以上更新统下蜀组亚粘土、粘土为主，地势低洼处常发育淤泥质亚粘土，一般为古河道、湖泊、冲沟沉积，纵横交错，层厚分布不均。由于路线位于人口稠密的城郊，地形地貌因人工造地、造田变得更为复杂。全线有软土地基22段，计7.15km，占全
3、线长度的24.9%。软土段主要以2-1层淤泥质粘土(亚粘土)、2-2层淤泥质亚粘土混粉砂为主。其中2-1层淤泥质亚粘土(粘土)层厚012.5m，天然含水量W=37.2%64.2%，天然孔隙比e=1.0531.72，压缩系数a=0.481.56MPa-1，灰色，软流塑状态，中等偏高高压缩性，呈透镜体状，主要分布于地势低洼处和古河道处。2-2层淤泥质亚粘土混粉砂冲积成因，层厚314m，天然含水量W=30.4%36.4%，天然孔隙比e=0.8690.992，压缩系数a=0.270.66MPa-1，灰色，流塑状态，中等高压缩性，软土段主要地层情况及相应的物转贴于：_造价100分理力学指标见表1。 全线
4、地层情况及软土物理力学指标表表1 地层编号地层描述层厚m物理力学性能指标分布范围W%rt/m3eWL%WP%a/MPaEeMPaCkPa度kPakPa1-1素填土，以灰色粘土(亚粘土)为主，表层夹碎石、砖块，混有机物，可塑硬塑状态0.54.020.839.31.812.010.601.109011.231.00.000.380.200.355.958.3337.760.38.4022.71202003555全线断续分布1-2粘土(亚粘土)，灰黄绿黄色，硬塑可塑状态，中中等偏高压缩性05.924.130.41.882.010.640.8712.522.10.000.570.140.493.721
5、1.823.067.83.8027.21503004065全线断续分布1-3亚粘土(粘土)，局部混粉砂，灰黄色可塑软塑状态，中中等偏高压缩性15.026.941.51.811.960.740.928.3026.70.601.060.180.613.149.621.9026.25.2021.71202003050全线断续分布2-1淤泥质粘土(亚粘土)，灰色，软流塑状态，中等偏高高压缩性，呈透镜体状，主要分布于地势低洼处和古河道处012.537.264.21.651.811.0531.7214.728.80.511.390.481.561.674.903.8027.43.9010.67010015
6、25全线断续分布主要分布于古河道2-2淤泥质粘土(亚粘土)，混粉砂，灰色，流塑状态，中等高压缩性31430.436.41.821.890.8690.9929.0012.01.181.320.270.663.047.821.7011.111.122.680902025全线断续分布主要分布古河道与2-1层伴生2-3粘土(亚粘土)，灰色，孔隙比大，可塑软塑状态，中中等偏高压缩性，局部为高压缩性1.87.524.138.81.841.960.721.0710.720.90.320.890.200.444.678.7920.240.46.7015.91001602545全线断续分布3-1亚粘土，灰色，呈
7、透镜体状态存在，局部混粉砂，可塑软塑状态，局部为硬塑，中中等偏高压缩性31123.427.71.892.000.6770.7956.109.300.971.010.230.286.337.637.7018.615.320.9901302030全线断续分布3-2粉砂，灰色黄灰色，松散稍密状态，饱和，夹少量粘性土，中等压缩性，呈透镜体状态存在51722.342.31.702.020.5471.230.150.267.8910.585.3016.229.330.51001503550古河道冲积层4-1亚粘土(局部粘土)，灰黄黄色，含铁锰结核，可塑硬塑状态，中等压缩性良好的浅基础持力层32020.22
8、7.61.932.020.610.789.9017.20.000.400.100.267.3716.927.182.517.827.92003505575全线分布式中：Sd瞬时沉降量；转贴于：_造价100分So固结沉降量；Ss次固结沉降量。由于机场路软土以淤泥质粘土(亚粘土)为主，次固结沉降可忽略不计，固结沉降是地基沉降的主要部分，鉴于沉降计算很复杂，涉及的因素很多，实践中常用分层总和法推算固结沉降，然后再乘一综合性的修正系数，求出总沉降量。即：总沉降量S=MsSo式中：Ms修正系数，一般取1.11.2。关于固结沉降计算的方法很多，归纳起来有取实际压力变化范围的e-p曲线法，采用100200k
9、Pa压力范围的压缩系数法、e-1gp曲线法和有限元法。鉴于机场高速公路地质勘探资料中e-1gp曲线不足，故采用e-p曲线法或压缩系数法计算固结沉降量。软土层承受荷载作用后，随着时间的推移逐渐固结，而固结计算的目的，是为确定任一时刻土体的固结度和该时刻的沉降量。对不作处理的地基，其固结度的计算根据太沙基的单向固结理论，假定土为均质的。实践证明计算值与实测值误差较大，需依靠现场观测来修正预压时间，根据太沙基单向固结理论，线性加载条件的固结度3全线软基处理及变更设计3.1设计原则在进行机场路软基处理施工图设计时，仍然以工后沉降一般路堤小于30cm，桥头路堤小于10cm，涵洞和通道小于20cm为设计原
10、则。当计算工后沉降不能满足上述指标时，则采用不同的软基处理措施。另外当软基处理深度超过15m时，考虑到施工工期及沉降的稳定采用建桥跨过的办法，7.15km软基中有2.77km是建桥跨过的(例如禄口高架桥、牛首山河大桥、秦淮新路大桥)，其它4.38km软基采用了不同的处理方法(详见表3)。3.2软基地段路基的沉降估算沉降估算参照沪宁高速公路江苏段地基沉降及地基处理课题的成果。路基的沉降估算包括两部分：总沉降量计算和固结计算。按照沉降发生的原因和次序，沉降可分为瞬时沉降、固结沉降和次固结沉降三部分：即总沉降量S=Sd+So+Ss 式中：T加载历时；t加载过程中某一时刻；M0.5(2m-1)；H最大
11、渗径长度。若荷载是分级施加的，对第i级荷载可用上式计算，整个加载过程可由上式迭加而得。工后沉降量是总沉降量减去施工期及预压期沉降量，而施工期及预压期降量可根据预压期末软土地基的固结度乘上总沉降量得到。按机场路的实际情况，路基施工期为6个月，预压期为3个月，则可计算出非处理条件下施工期及预压期预估沉降量、预估工后沉降量，计算结果与总沉降量一起列于表2。机场高速公路主要地段非处理条件下沉降预估计算一览表表2 序号桩号填土高度(m)预估总沉降量(mm)施工期及预压期预估沉降量(mm)预估工后沉降量(mm)备注1K2+108K2+1804.019976123桥头2K2+250K2+4603.03181331853K5+460K5+5333.8492197295桥头4K6+960K7+0353.2362118244桥头5K11+625K11+6953.8313125188桥头6K12+680K12+8303.5383823017K13+820K13+9805.55791494308K13+980K14+0985.5
