復(fù)合地基控制橋頭地基沉降的應(yīng)用

張海偉

（保定市保通公路勘測設(shè)計有限責(zé)任公司 保定 071000）

在公路橋梁建設(shè)和運行維護中，橋頭跳車是比較常見的問題，對車輛的安全行駛產(chǎn)生嚴重的不利影響。它會導(dǎo)致車輛通行時出現(xiàn)跳動和沖擊，影響行車的舒適度，嚴重的話還可能引發(fā)交通安全事故。因此，在實際工作中，必須采取相應(yīng)的措施控制橋頭地基沉降，整治橋頭跳車問題，為車輛的安全通行創(chuàng)造良好的條件。

1 橋頭跳車的成因分析

橋頭跳車的成因是多方面的，但是其中主要的原因是，在行車荷載的反復(fù)作用下，剛性橋臺與柔性路堤連接處產(chǎn)生較大的差異沉降，從而導(dǎo)致橋臺跳車的發(fā)生。橋臺一般為混凝土結(jié)構(gòu)或者砌石結(jié)構(gòu)，并且整個橋梁結(jié)構(gòu)物近似于剛體。而導(dǎo)致路堤沉降的原因主要是地基沉降和路基壓縮變形。車輛通過路堤和橋梁的時候，其荷載是不變的，但橋梁和路堤的剛度不同，橋梁剛度大，變形小，而路堤剛度小，往往會出現(xiàn)很大的變形［1］，因此，在橋梁和路堤之間就會出現(xiàn)較大的差異沉降變形，進而引起橋頭跳車情況的出現(xiàn)。

2 橋頭跳車的應(yīng)對措施

（1）地基沉降控制措施。如果橋頭是軟弱地基，根據(jù)具體情況，采取相應(yīng)的軟弱地基處理措施，是控制地基沉降的關(guān)鍵，進而能夠有效地解決橋頭跳車問題。所以，必須做好地質(zhì)勘察工作，采取適當?shù)拇胧浫醯鼗M行加固處理，從而降低地基沉降情況的發(fā)生。當前在橋頭軟弱地基處理中，比較常用的方法是復(fù)合地基處理法、堆載預(yù)壓處理法、淺層處治法等等。

（2）路基本體的壓縮變形控制措施。主要的控制策略是做好填料選擇工作，合理設(shè)置過渡段長度，做好施工控制工作。在填料選擇的時候，要選擇強度高、透水性好、容易壓實的沙礫和碎石，從而提高路基的密實度，滿足施工設(shè)計標準。過渡段長度設(shè)計的時候應(yīng)該單獨設(shè)計，考慮每個橋頭的填高、填料和地質(zhì)情況，從而合理控制路橋過渡段的相對沉降量，盡量消除橋頭跳車現(xiàn)象［2］。另外，在施工的時候，應(yīng)該確保臺背回填的壓實質(zhì)量，選用小型壓實機具，嚴格控制每層填筑厚度與碾壓遍數(shù)，并檢測每層填筑質(zhì)量。對于機械碾壓不到位的地方，還應(yīng)該進行人工補充，從而確保施工質(zhì)量，控制壓縮變形情況的發(fā)生。

3 復(fù)合地基在橋頭地基沉降控制中應(yīng)用

某公路地段地基土含水量高，空隙較大，壓縮模量小，是比較典型的軟土類型。土層主要類型為黏土，含水量在25.6%～35.1%之間，空隙比在0.8～1.05之間，壓縮模量在3.8～9.6 MPa之間，天然地基承載力在100～280 k Pa之間。在道路運行中，出現(xiàn)沉降和橋頭跳車的情況，給車輛安全通行帶來不利影響，需要采取相應(yīng)的措施對該路段的軟土地基進行處理。

為實現(xiàn)對橋頭地基沉降的有效控制，減少橋頭跳車情況的發(fā)生，為行車安全提供保障，根據(jù)該工程的具體情況，對比多種方案，決定采用CFG樁或者載體樁復(fù)合地基進行處理，其中，載體樁是由混凝土樁身和載體構(gòu)成，在處理工作中運用，能夠滿足地基沉降控制的要求。

3.1 復(fù)合地基的設(shè)計

（1）復(fù)合地基承載力的確定。方法為：確定樁體和樁間土承載力，并按照相應(yīng)的原則，對這2部分進行疊加，然后得到復(fù)合地基承載力。第二項工作是復(fù)合地基沉降計算，包括加固區(qū)和下臥層的沉降，前者按照復(fù)合模量計算，將加固區(qū)的增強體和土體看做統(tǒng)一的整體，用復(fù)合壓縮模量評價其壓縮性，用分層總和法計算壓縮量。后者的沉降量采用分層總和法計算。墊層底面的壓力可以假設(shè)為均布，用Boussinesq方法求出復(fù)合體底面以下的附加應(yīng)力，據(jù)此計算出下臥層沉降量［3］。

（2）復(fù)合地基參數(shù)的確定。CFG樁樁徑0.4 m，樁間距1.6 m×1.6 m，正方形布置，同時根據(jù)填方高度適當調(diào)整樁長，在樁頂還需要鋪設(shè)0.5 m厚二灰穩(wěn)定砂礫。載體樁樁徑0.43 m，樁間距1.8 m×1.8 m，正方形布置，并根據(jù)橋頭填方高度適當調(diào)整樁長，樁頂鋪設(shè)0.6 m厚碎石。進行復(fù)合地基處理的主要目的是減小橋頭工后沉降，同時還需要設(shè)置過渡段實現(xiàn)工后沉降漸變。綜合考慮應(yīng)力分布、沉降漸變、工程造價等因素，在該復(fù)合地基設(shè)計中，對樁長進行了漸變。

3.2 變形的特征

為了對CFG樁、載體樁復(fù)合地基沉降變形的特征進行全面的分析，掌握這些措施對沉降變形控制的效果，在橋頭地基布設(shè)監(jiān)測斷面，對天然地基、CFG樁復(fù)合地基、載體樁復(fù)合地基進行沉降監(jiān)測，得出相應(yīng)的測量結(jié)果表，并對測量數(shù)據(jù)進行分析。

（1）荷載、時間變化規(guī)律。通過對所得測量結(jié)果的分析，可以得出以下認識：路堤填筑中地基沉降速度較快，而填到路床標高后，荷載趨于穩(wěn)定，地基沉降出現(xiàn)緩慢的趨勢，并且，荷載穩(wěn)定一段時間后，沉降速度變得越來越緩慢。在填筑路堤的時候，施工速度對地基沉降的發(fā)展有著重要的影響。測量表明，填筑速度越快，沉降發(fā)展速度越快。而沉降的快速變化可能會導(dǎo)致地基局部或整體剪切破壞，給工程施工帶來一定的不利影響［4］。所以，為了避免這種情況的出現(xiàn)，防止填筑速度過快導(dǎo)致沉降過大或者出現(xiàn)剪切破壞的情況，今后在施工中應(yīng)該對施工進度進行合理安排。

（2）與天然地基沉降變化規(guī)律。根據(jù)沉降隨荷載、時間的變化情況，可以推算出典型斷面不同時期的沉降速率，見表1。地基沉降速率逐漸減小。從總體上來看，復(fù)合地基沉降速率小于天然地基，特別是荷載穩(wěn)定之后，這種趨勢表現(xiàn)得更為明顯。從上述所得數(shù)據(jù)可以得知，2種復(fù)合地基在變形控制方面有著極為相似的效果，通過這2種復(fù)合地基樁處理后，地基的沉降量削減了1／3～1／2。不管從總沉降量還是沉降速率來看，復(fù)合地基在橋頭地基沉降控制方面都有著明顯的效果。

表1 典型斷面路基沉降速率表 mm／d

（3）計算沉降量與工后實測量的對比。為了掌握計算沉降量與實測沉降量的關(guān)系，明確它們之間的差異，測量完成之后對二者進行比較分析，并得出相應(yīng)的對比分析表，具體見表2。其中，計算沉降量對應(yīng)的是回填砂石后的數(shù)據(jù)。

表2 計算沉降量（填筑90 d）與實測沉降量的對比分析表 c m

由表2可見，計算沉降量與實測沉降量的差值較小，從整體上來看，實測值要比計算值稍微大一些。所以完全可以這么說，復(fù)合地基沉降計算方法與實際情況基本符合，能夠反映出實際情況，有利于對地基沉降的控制。

4 結(jié)語

運用CFG樁、載體樁復(fù)合地基來處理橋頭高填路堤的地基，并在復(fù)合地基和天然地基的典型斷面上埋設(shè)沉降標，可以觀測和分析復(fù)合地基對橋頭地基沉降的控制效果。通過相應(yīng)的試驗和觀測表明，在橋頭高填路堤地基沉降控制中，CFG樁、載體樁復(fù)合地基都能夠取得良好的控制效果。對沉降隨荷載、時間的變化曲線可以得知，通過CFG樁或載體樁復(fù)合地基處理之后，地基沉降量削減了1／3～1／2。并且與天然地基相比而言，復(fù)合地基的沉降速率明顯要小，可見，復(fù)合地基在沉降控制方面有著顯著的效果。總之，CFG樁、載體樁復(fù)合地基適應(yīng)了橋頭高填路堤地基沉降控制、解決橋頭跳車問題的實際需要，在具體運用中能夠收到良好的效果，是處理地基沉降，控制橋頭跳車問題的行之有效的方法，在類似工程中值得進一步推廣和運用。

［1］ 劉秀麗.路橋過渡段復(fù)合地基差異沉降優(yōu)化設(shè)計研究［J］.鹽城工學(xué)院學(xué)報：自然科學(xué)版，2010（2）：66-69.

［2］ 王 晶.海相軟土地區(qū)水泥土攪拌樁復(fù)合地基沉降特性研究［D］.南京：東南大學(xué)，2007.

［3］ 張匯睿，劉子健.復(fù)合地基控制橋頭地基沉降的應(yīng)用研究［J］.市政技術(shù)，2010（5）：108-111.

［4］ 魯緒文.路堤荷載下長短樁復(fù)合地基加固深厚軟土路基的試驗與研究［D］.南京：南京水利科學(xué)研究院，2007.