摘要： 对于软粘土型路基，在车辆行驶时会产出不均匀沉降，沉降量可以通过分层总和法进行计算，地面接触压力、土体的自重应力、土层的压缩模量均是影响沉降的重要因素。地面的接触压力是外界影响因素，由于外界条件的限制而无法改变，而土体的自重应力、土层的压缩模量均可以通过注浆来改变，注浆后，土体自重和压缩模量将会提高，通过力学分析，得出一个注浆对地基沉降量的影响关系，可供设计与施工参考。
关键词： 软粘土；注浆；压缩模量
0 引言
在建筑、路桥以及隧道施工中，地基沉降是常见的一类工程问题，如何有效的控制地基沉降量，是保证各类工程安全施工的前提。对于地基沉降量的控制，注浆是较常见的一种方法，它可以有效的改善地基的受力状态，从而防止地基的不均匀沉降。注浆地基是使用外部压力或电化学原理将配置好的化学浆液或水泥浆液通过压浆泵和导管均匀注入介质的空隙中，以填充、渗透和挤密等方式排出空隙中的水分和气体，并填充其位置，使其与土体结合，发生物化反应。减少其压缩性和渗透性从而形成一个稳定良好的新的岩土体，达到其加固的目的[1]。浆液从注入至固结硬化的过程中，浆液中的水分会向周围底层渗透，浆液与底层的接触表面将会发生固结，浆液的压力将会随之消散[2]。注浆的应用领域十分广泛，如在水电建设中常通过注浆来降低土的渗透性，达到防渗止水的目的；在软弱地基的处理中，也有通过注浆来提高土体的压缩模量，进而减少地基的沉降量[3]。
1 工程概况
拟建道路位于某矿山尾矿库坝上，对于临近尾矿库一侧道路的土层，由于长时间和尾矿库中的水接触，变得较松散，土体的压缩模量为1.5MPa，水位线位于地下0.5米处，地下水位以上土体的重度16.5KN/m3，地下水位以下土体的重度18KN/m3。在矿山生产中，道路上会经过荷载约为100吨的车辆。
2 地基沉降量计算
根据相关理论，将车辆荷载换算成长×宽为12m×3m，q=23.42KPa均布荷载，应用分层总和法计算路面沉降量，具体如图1所示。
①自重应力的计算：用分层总和法计算地基沉降，先将土体分层及计算其自重应力，得到的数据如下表1所示；②附加应力的计算：基础底面是长方形，用角点法计算，分成相等的四小块，计算边长l=6m，b=1.5m。附加应力σz=4αcσ0kpa，其中应力系数参考土力学与地基基础，具体计算如下表2所示[4]。
地基受压层深度由图1中自重应力分布与附加应力两条曲线寻找σz=0.2σcz的深度z：当深度z=4.8m时，σcz=42.65kPa，σz=8.15kpa；σz<0.2σcz。当深度z=4.7m时，σcz=41.85kpa，σz=8.34kpa；σz≈0.2σcz。因此取z=4.7m为计算受压层深度。
S=S1+S2+S3+S4=17.61+14.20+10.30+7.03=49.14mm。
3 注浆后地基的沉降量[3]
通过上述计算，得到土体沉降量为49.14mm，沉降量较大，需要对其进行注浆，假设注浆深度能达到3米，注浆量为β，求注浆后沉降量。假定注入的浆液形成的结石体均沿竖向布置，具体如图2所示。
假定单位宽度内原状土体积为V0，水平向截面积为A0，竖向压力为P0，压缩模量为Es0，压缩变形为ε0；结石体体积为V1，水平向平均截面积为A1，竖向压力为P1，压缩模量为Es1，压缩变形为ε1；复合土体的竖向压力为P，压缩模量为E，压缩变形为ε。
令α=Es1/Es0>>1，β1=V1/V0=A1/A0<<1，
ε=ε0=ε1=p0/Es0=p1/Es1=p/Es，
p0A0+p1A1=p（A0+A1），
Es=p/ε=（A0Es0+A1Es1）/（A0+A1）=（1+β1α）Es0/（1+β1）≈（1+β1α）Es0
一般普通水泥的比重是3100kg/m3。水的比重为1000kg/m3。假设注浆所用水灰比为0.5：1的水泥浆，则水泥浆比：（1000×1+3100×2）/3=2400kg/m3。根据混凝土养护规范，取混凝土的压缩模量为40MPa。
当注入水泥浆后，首先土体的重度将增加，利用分层总和法计算土体沉降量时，土体重度改变后土体的自重应力也相应改变，最终影响计算沉降量时所考虑的计算土层深度，从而影响沉降量。
考虑土体重度变化后对计算土层深度的影响，以注浆量β=5%和β=20%进行分析计算。当β=5%时；地下水以上注浆后土体重度γ=24×5%+16.5×95%=16.88KN/m3；地下水以下注浆后土体重度γ=24×5%+18×95%=18.3KN/m3；计算土体自重应力如表3所示。
经计算分析，取z=4.6m为计算受压层深度。应用相同的计算原理，当β=20%时，计算得到z=4.5m为计算受压层深度。因此，可以看出注浆量对计算土层深度的影响不太，在后面注浆后的沉降量计算中可以忽略不计。
注浆后，再次需要考虑的是土层的压缩模量变化对土体沉降量的关系。当β=V1/V0=5%时，令α=Es1/Es0=40/1.5=26.67，Es=（1+β1α）Es0=（1+0.05×26.67）×1.5=3.5MPa应用分层总和的方法，计算其沉降量S=27.66mm；同理计算注浆量β=10%，15%，20%时的沉降量，总结如下表4所示。
作注浆量与土体沉降的关系图，具体如下图3所示，从图中可以看出，从不注浆到注浆量为5%之间沉降量变化最大。随着注浆量的增大，沉降量的减少不是很明显，因此，合理的注浆可以有效的改善地基沉降，避免过量的注浆产生的浪费。
4 注浆深度对土体沉降量的影响分析
在上述的计算分析中，计算注浆的深度是假设为3m，分别计算注浆段和非注浆段在注浆前后沉降量，具体结果如下表5所示。
从表中可以看注浆后注浆段的土体沉降变化较大，非注浆段土体沉降量保持不变。
5 结论
①对软土地基进行注浆处理，可以使土体的重度提高，经过计算分析，表明注浆后土体重度的改变对计算土体沉降量影响不大。②对于软体地基，注浆可以增大土体的弹性模量，从而有效地降低沉降，在注浆深度一定时，当注浆量达到某个值之后继续注浆，沉降量的改变将不明显。③注浆只对注浆段土层的沉降量产生影响，对于非注浆段土层的沉降影响较小，因此，为避免土体沉降量过大，需要设计合理的注浆深度。
参考文献：
[1]陈日昌.地基注浆处理及质量问题防治[J].中国科技财富，2011（14）.
[2]张莎莎，戴志仁等.盾构隧道同步注浆浆液压力消散规律研究[J].中国铁道科学，2012，33（3）.
[3]钱宝源.软粘土经劈裂注浆后其压缩模量的计算[J].宁波大学学报（理工版），2007，20（3）.
[4]陈希哲.土力学与地基基础[M].清华大学出版社.
