橋頭深厚軟土地基處理

王 亞 斌

(合肥市規劃設計研究院，安徽 合肥 230041)

隨著城市交通量的快速發展以及重載交通的日益增多，橋頭跳車的問題也日益凸顯，橋臺與臺后路基之間產生的差異沉降不僅影響行車的舒適程度，減小了行車速度和通行能力，甚至在橋臺處發生交通事故，嚴重影響了道路的社會和經濟效益。引起橋頭跳車的原因較多，直接原因是橋臺與臺后路基間的沉降差，尤其是軟基路段問題較為突出，常用的橋頭軟基處理方式有：排水固結法、預應力混凝土管樁、水泥攪拌樁等，軟土地基以上的回填除了盡量控制填土高度外，還可以采用EPS塊、氣泡混合輕質土等輕質填料。橋頭路段可以采用其中一種或幾種處理方式進行處理，本文結合巢湖市亞父路跨裕溪河橋橋頭深厚軟基處理方案，就如何選用合適的處理方式既可以達到沉降控制的目的又可以減少道路建設的經濟負擔進行探討。

1 工程概況

巢湖市亞父路跨裕溪河為二級通航標準，通航凈空不小于10 m，橋梁主跨跨徑285 m，全長974 m，河道兩側地勢較低，橋頭填土較高，河道東側最高處填土約5.6 m，同時兩側區域地質條件較差，根據地勘資料，河道東側段普遍分布20 m～27 m左右的深厚軟土，本次選取橋頭高填方段22+50處典型斷面土壤物理力學性質指標如表1所示。

根據城市道路路基設計規范軟土鑒別指標[1]，②層粉質黏土、③1層淤泥質粉質黏土、③2層粉質黏土滿足軟土地基的特性，橋頭路段位于此類地基上時，容易產生差異沉降從而導致橋頭跳車現象，需要進行必要的軟基處理。另外新建引橋段22+80以東段南半幅亞父路老路建成近10年，沉降已穩定，為節約工程造價，設計考慮利用老路并進行綁寬處理。

表1 橋頭典型斷面土壤主要力學性質表

2 橋頭軟基處理方法

結合本項目場地軟土層較深的特點，處理深厚軟基常用的方法有：排水固結法、預應力管樁和水泥攪拌樁。由于橋頭路段沉降要求高，尤其位于深厚軟基路段常常單一的處理方法無法滿足沉降要求，因此軟土地基以上可配合使用EPS塊、氣泡混合輕質土等輕質填料進行聯合處置。

1)排水固結法。排水固結法是通過將土體中孔隙水排出，使孔隙比減小，產生固結變形。在厚覆蓋層軟基中的應用主要是利用真空預壓和堆載預壓配合加速排水的地基處理方法。土體在真空荷載和堆載作用下加快固結，提高土體強度，同時在真空負壓作用下土體內壓縮變形可以抵消因堆載引起的向外側的變形，使路基保持穩定。排水固結法施工簡單、造價較低，但工期長，工后沉降大。

2)預應力混凝土管樁。預應力混凝土管樁利用靜壓樁機或動力打樁機將廠家預制的鋼筋混凝土預應力空心薄壁管樁沉入地基，地面荷載主要通過管樁向深層硬土層或基巖傳遞，同時樁間土也承擔部分荷載，樁、褥墊層和樁間土一起組成復合地基。該方法施工質量容易控制、工期短、處理深度大、加固效果好，但經濟性差[2]。

3)水泥攪拌樁。水泥攪拌樁法是將樁體范圍內軟土就地拌入水泥等固化材料使其硬化，從而在地基中形成水泥土樁的處理方法。以攪拌樁為主、樁間土參與承擔地面荷載，攪拌樁、墊層和樁間土共同作用形成水泥攪拌樁復合地基。該技術因其加固效果好、施工快速、造價低等特點在建設中得到廣泛應用，但處理深度在15 m以上時存在成樁質量難以控制，深層加固效果難以保證等問題[3]。

4)EPS塊輕質路基。EPS塊即聚苯乙烯泡沫塊，工程中常用容重僅為 0.02 kN/m3～0.03 kN/m3，因此，采用EPS塊作為橋頭路基填料可顯著降低路基自重，達到控制路基沉降的目的。但EPS塊的強度小于0.2 MPa，強度較低，在集中荷載的作用下極易破壞，需要在路基頂部鋪設一層鋼筋混凝土緩沖層，施工復雜，造價高。

5)氣泡混合輕質土路基。氣泡混合輕質土是由制備的氣泡群、水泥、水以及添加材料按一定配合比例混合凝結成的微孔類材料，用于路基填料的容重一般為5 kN/m3～6.5 kN/m3。容重是填土的1/3～1/4。氣泡混合輕質土同EPS塊一樣也可作為一種輕質填料，用以控制橋頭路基沉降差異，氣泡混合輕質土抗壓輕度近1 MPa，可以直接作為路基使用。具有流動性、自硬性，不需機械壓實作業，力學性能好，施工快捷方便[2,4]。

3 技術經濟比選

綜合以上軟基處理方法的特點，結合本項目場地軟土層較深的情況，排水固結法工期長，且工后沉降大，不能滿足本項目需求，軟基處理擬采用水泥攪拌樁及預應力混凝土管樁兩種方式，軟基以上采用常規材料回填。根據計算結果，若采用預應力混凝土管樁處理，臺后22+50處工后沉降為8.6 cm，能夠滿足規范不大于10 cm的要求，但造價較高；若采用水泥攪拌樁處理，臺后22+50處工后沉降達到21.6 cm，大于規范要求，軟基以上若采用輕質材料回填，則一方面能夠滿足沉降要求，同時減少對老路綁寬段的影響，另一方面能夠減少樁長，避免深層成樁質量難以控制的問題。

根據相關資料表明[5,6]，老路綁寬隨著填料重度的增加，老路堤和新路堤橫坡比變大，地表沉降量顯著增加，老路路表有偏壓隆起現象，軟土地基側向位移量明顯增加，因此加寬路堤填料重度不僅會帶來路基橫向的過大不均勻沉降，還會影響路堤的整體穩定性，在加寬工程中尤其是軟土地基采用輕質路堤填料是一種合理的選擇。

輕質填料中粉煤灰、EPS由于料源、環保等問題，實際使用量減少。而氣泡混合輕質土由于強度高、性質穩定、施工方便、環保等優點，其接受度越來越高，應用已十分廣泛[7]。考慮工程的經濟適用性，擬采用水泥攪拌樁軟基處理+臺后氣泡混合輕質土回填、預應力混凝土管樁軟基處理+臺后級配碎石回填兩種方案，兩種處理方案對比如表2所示。

表2 處理方案對比表

根據方案對比表，預應力混凝土管樁加固效果較好，但經濟性較差，軟基以上采用級配碎石常規填料回填綁寬對老路影響也較大，而水泥攪拌樁加氣泡混合輕質土聯合處理對于本項目更為經濟合理，同時由于泡沫輕質土固化后直立性的特點，橋臺及引橋段兩側的擋墻可進行輕薄化設計，節省工程造價。

4 結語

橋頭軟土地基處理，如何選用合適的處理方式既可以達到沉降控制的目的又可以減少道路建設的經濟負擔需要進行細致的方案比選。氣泡混合輕質土可以大幅降低橋頭填土荷載，減少地基附加應力及沉降，從而減緩橋頭跳車現象，氣泡混合輕質土可以單獨使用，在深厚軟基處理時也可以聯合其他軟基處理方法達到控制橋頭沉降的目的，使得一些無法滿足要求的傳統或單一軟基處理方法重新發揮作用，降低工程造價。