軟土地區高速公路橋頭段的設計與施工

芮科

【摘要】根據東部沿海地區高速公路實例，對特殊路基（橋頭段）的設計方法進行了闡述，同時對于雙向粉噴樁施工工藝的施工方法進行了詳細說明。對于今后的類似地區的高速公路軟土地基的處理與設計提供了很好的參考。

【關鍵詞】橋頭段；雙線粉噴樁粉噴樁；軟土

前言

軟土地基是我國東部、南部和東南部沿河沿海地區修建高速公路和城市道路工程中遇到的不可避免的問題。因河流湖泊海灘存在大量因沖積沉積等外力地質作用而形成的松軟堆積物。這種軟土地基已成為影響路基工程質量工期和造價的關鍵因素之一，在這些地區的公路修筑中，如果對軟土地基不加處理或處理不當，容易造成地基失穩，路面出現沉降過大或者不均勻沉降等問題嚴重時還可能導致滑坡和地基開裂等工程險情。據了解不少道路就是由于這個問題未得到妥善解決而影響質量，甚至造成了經濟和社會的不良影響。

1 項目概況

本項目位于東部沿海地區，本標段所經地區線路區地貌類型主要為海積平原，海積平原區地勢低洼，地面標高一般在1.80～3.70m。場地大多為鹽場用地，部分為養殖魚塘，水深0.5～1m。

2 軟土地基概況

線路經過區屬濱海沖積平原，場區原為鹽田或養殖場，后經人工改造，地形較平坦。本次勘察表明，全線分布軟土。

本標段軟土厚度一般大于15m，其層頂埋深1.60～3.80米（平均2.97米），層頂標高-0.26～1.70米（平均0.55米），層厚12.50～14.70米（平均13.68米），其具有含水量高、孔隙比大、高壓縮性、力學強度低等特點，工程性質極差，尤其在地震作用及振動載荷的作用下，易產生側向滑移、不均勻沉降及蠕變等工程地質危害，對路基及構筑物的穩定性影響較大。

3 特殊路基設計（橋頭段）

根據《公路軟土地基路堤設計與施工技術規范》（JTJ017-96），地基、路堤整體抗剪穩定驗算應采用圓弧條分法，宜用總應力法或有效固結應力法，有條件時可用有效應力法（準畢肖普法）計算穩定安全系數，其最小安全系數應符合下表要求，否則就進行處理。

穩定安全系數要求值 表3-1

采用的計算方法 穩定安全系數 備注

總應力法 快剪指標 ≥1.10 當需要考慮地震力時，穩定安全系數值應減少0.1。

十字板剪切強度 ≥1.10

有效固結應力法 快剪和固結快剪指標 ≥1.10

十字板剪切強度 ≥1.10

準畢肖普法 有效剪切指標 ≥1.10

3.1軟基處理設計

對于橋頭段（大橋橋頭兩側暫按80m范圍，中、小橋橋頭兩側暫按50m范圍，具體施工范圍詳見圖紙）采用雙向水泥攪拌樁處理，并配合等載預壓處理（等載預壓處理伸入拋石擠淤處理路段10m），以加速初期沉降，減少工后沉降。攪拌樁處理寬度為邊溝外緣，橋臺前處理至臺前錐坡外緣。攪拌樁頂面鋪設40cm碎石土墊層，并滿鋪兩層鋼塑土工格柵（層間距20cm），且伸入10m至非深層處理段（即拋石擠淤處理段）。

3.2材料要求

（1）鋼塑土工格柵：用于構造物底部、復合地基處理與拋石擠淤處理路段之間的土工格柵的技術指標要求見下表。

鋼塑土工格柵技術指標表 表3-2

（2）石料：粒徑不宜大于15cm。

（3）水泥：水泥品種選用普通硅酸鹽水泥，水泥質量符合國家標準，水泥強度等級為42.5，嚴禁使用過期、受潮、結塊、變性的劣質水泥。

3.3雙向粉噴樁施工工藝

照施工圖設計文件及雙向攪拌粉噴樁平面布置圖進行放樣，放出路基中心線、邊線及鉆孔灌注樁位置，用竹簽和白石灰將雙向攪拌粉噴樁樁位逐點放樣，放樣要使用鋼尺，樁位偏差不得大于5cm，在灌注樁兩側布設樁位時應預留鉆孔樁施工的位置，預留凈距不得小于50cm，樁位布置好，待監理工程師驗收合格后方可施工。

圖1 雙向粉噴樁施工工藝流程圖

施工工藝：

整平場地；

雙向攪拌機定位：雙向攪拌機移動，將鉆頭對準樁位；

下鉆：先啟動內鉆桿鉆頭（反向），后啟動外鉆桿鉆頭（正向），然后啟動加壓裝置，加壓裝置中的鏈條同時對內外鉆桿加壓，使內外鉆桿沿導向架向下，內鉆頭先切土、入土，外鉆頭后入土、攪拌；

噴灰、攪拌：開啟噴粉裝置，在內鉆頭（反向）入土后噴灰，其二層旋轉葉片作用為：下面一層是破土，上面一層為攪拌；外鉆頭（正向）入土后，其二層旋轉葉片作用為攪拌、壓灰；直到設計深度，停止噴灰；

提升、攪拌：在達到設計深度時，先將外鉆桿鉆頭換向（反向），后對內鉆桿鉆頭換向（正向），同時對加壓裝置換向，鏈條將鉆頭提升至設計樁頂標高，完成雙向粉噴樁施工。

4 結論

本文主要介紹了軟土地基修建高速公路的在橋頭段的設計方法，并且介紹了雙向粉噴樁的施工工藝。通過對粉噴樁施工工藝和工程實踐的了解，得到粉噴樁加固公路軟土地基可以顯著提高承載力，減少地基沉降量，施工設備簡單、造價低、環境影響小、噪音小、方便施工，特別是要求工期較短軟基加固處理，其優越性尤為明顯。

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