軟土地基上道路橋梁施工不均勻沉降防治措施探析

文/周海鵬 遼寧省路橋建設集團有限公司 遼寧沈陽 110022

軟土地質在大量道路橋梁的施工中受到地形條件的制約。對于交通條件的需求相對較大，尤其是對于立交橋和高速公路的需求更為急迫。若在道路橋梁施工中對軟土地基處理不當就會對區域經濟的發展產生制約。因此，改進道路橋梁施工中軟土地基的處理方法及水平刻不容緩。

1、道路橋梁不均勻沉降分析

（1）道路橋梁采用樁基礎，施加于地基上的總荷載（包括車輛荷載、橋梁自重、相鄰路堤的影響荷載等）小于與其銜接的路堤施加在軟基上的總荷載（包括車輛荷載、路堤填土自重、路面結構荷載等）。因此，橋梁的沉降量必然小于與其銜接路堤的沉降量，從而發生不均勻沉降。這種沉降會造成道路縱坡發生變化，在縱面上形成駝峰。而在橋梁與路堤的銜接處則容易產生錯臺，導致出現跳車和顛簸現象，影響車輛行駛安全和舒適性。

（2）地基土壓縮性質差異明顯，在土層水平方向軟硬土層突變處 容易產生不均勻沉降；地基土軟弱土層厚度變化較大、土工試驗報告不明確地質勘探未能正確探明土層性質都有可能造成設計人員分析判斷失誤，進而造成不均勻沉降。

2、軟土地基上道路橋梁施工不均勻沉降的防治措施

鑒于道路橋梁施工中軟土地基加固處理的重要性，在具體施工中應根據實際情況采取針對性措施進行處理，為建設道路橋梁打下牢固基礎。傳統的道路橋梁軟土地基處理方法主要有換填墊層法、拋石擠淤法、排水固結法、井點降水法、粉噴樁法等技術。

水泥粉噴樁是用于加固軟土地基的一種常用方法，它是用水泥等材料作為固化劑，通過專用的粉體攪拌機械用壓縮空氣將粉體送到軟弱地層中，憑借鉆頭葉片，在地基深處就地將軟土和固化劑強制攪拌，在原位進行強制攪拌，形成土和固化劑的混和物，利用固化劑與軟土之間所產生的物理、化學反應，使軟土硬結成具有整體性、水穩性和一定強度的良好地基。由于水泥粉噴樁使用范圍廣，地基處理工程費用一般較低，因此廣泛應用于各種成因的軟粘土。作為處理軟土地基手段之一的深層粉體攪拌樁，在我國土建工程中，已得到廣泛使用。其結構型式，可分為塊式、壁式、格子式和樁式四種。在公路工程中，采用樁式為主，適用于加固淤泥、淤泥質土、粘土、粉土等軟弱地層，尤其是高路堤和橋頭接坡等。本文將在案例中著重介紹應用粉噴樁在軟土地基處理中的應用。

2.1 工藝原理

粉噴樁是用改制的螺旋鉆機，將鉆桿鉆至設計要求的土層深度，鉆頭到達下部持力層后，用壓縮空氣將水泥粉或生石灰經鉆桿內孔輸送至鉆頭上特制的噴嘴，隨同鉆頭旋轉向四周土體噴射，同時鉆桿以一定的速度提升。鉆頭上的葉片將其四周一定范圍內的土體自下而上的不斷切割，使之疏松，并與水泥或生石灰攪拌混合膠結，硬化后即可形成一定直徑的強度高于原地基的固結體。

2.2 施工流程及施工工藝

水泥粉噴樁的主要施工流程為：施工準備→鉆機就位→鉆進→提升噴粉攪拌→升到設計標高后再復鉆→提升復拌→升到設計標高后停機→下一樁循環施工。

2.3 施工要點

2.3.1 施工準備

施工準備主要是進場道路準備、施工作業面準備和備料準備和配合比室內試驗。

原地面整平：清除施工現場的障礙物及雜物(石塊、樹根、垃圾等)。在低洼處、河塘溝渠中應先清除淤泥，再回填不含腐植質的土。在結構物處應清除至樁頂標高以上約30cm。清理范圍應使粉噴樁機有足夠的施工操作場地并符合設計的長度和寬度。

施工放樣：在整平的地面上，放出結構物中樁及縱橫軸線，并在施工范圍外的適當地點將軸線用樁固定。根據樁距，按梅花形式布設在地面上，用小竹片(或其它樁志)定出樁位，其總數應與設計數量相符。

2.3.2 鉆機就位

使鉆桿垂直，鉆頭對準樁位，然后檢查導向桿的垂直，并將噴氣口(水泥干粉噴射口)清理干凈。

2.3.3 作好進尺標記

在機架的后面或兩側，用油漆或其他物品，表明進尺深度。一般每50cm一道，以米為單位，用數字表明，以便檢查鉆進深度。

2.3.4 鉆進

開機向噴射口送壓縮空氣，氣壓一般為0.30～0.35MPa，然后開動驅動裝置，同時啟動攪拌翼(鉆頭)，邊轉動，邊下鉆，鉆進速度一般采用0.5～0.8m/min，直鉆至要求深度。

2.3.5 噴粉及提升

當鉆至設計標高時，根據土質情況和要求的噴灰量，加大空氣壓力，同時開啟貯料筒的閥門，使水泥干粉隨壓縮空氣，通過攪拌翼下部的孔口，噴入土中，此時應邊噴邊攪拌邊提鉆桿。要求噴入灰量不小于配合比的要求，空氣壓力一般為0.4MPa。當鉆頭提升至樁頂標高時，停止噴粉，但仍需攪拌。

2.3.6 復攪

當鉆頭提至地面標高時，再按上述鉆進的方法下鉆，此時只攪拌不噴粉，復攪轉速采用30～50r/min。

2.3.7 提鉆停鉆

邊提鉆，邊攪拌，提鉆的速度一般為0.50～0.6m/min，至整平面后停攪，此時制樁完成。

2.3.8 補噴

在成樁過程中，發生意外事故(如停電、送粉管堵塞或提升太快等)影響成樁質量時，應在8h內，采取重鉆補噴，復攪等措施，補噴的重疊長度應不小于0.5m，并在施工原始記錄里填報備查。

2.3.9 移位

制樁完成，檢查原始記錄，若未發現問題即可移動機架至下一樁位，重復上述步驟。

2.3.10 平坑洼

當粉噴樁施工完畢后，形成的原地面坑洼處，應大致整平，為路基或結構物施工創造條件。

3、結合工程實例分析

山東到內蒙路線中辛莊子至鄧王段高速公路是2008年北京奧運會青島賽區的必經之路，工期緊，質量要求高，辛莊子至鄧王段位于黃河入海口，地質復雜，第二合同段主線長11.4KM。屬于黃河沖刷堆積而成的軟基，受海水的影響為鹽堿地。在橋頭地段、路基特殊地段設計粉噴樁，樁徑50cm，長度10m，梅花形布置，對于不同的結構形式、不同的橋頭地段及路基地段采用1.20m和1.80m不同樁間距。樁總計長度119460m，粉噴樁毎立方米水泥用量為48～50Kg ，90天無側限抗壓強度大于等于2.5MPa。