軟土地基上路橋過渡段差異沉降處治技術(shù)研究

陳翠月 張志中

摘要：伴隨公路建設(shè)規(guī)模的持續(xù)擴(kuò)大，公路運(yùn)行過程中往往會(huì)發(fā)生逐步病害，其中路橋過渡段差異沉降問題愈加凸顯。不僅會(huì)對(duì)行車舒適性造成極大影響，甚至?xí)?yán)重危害行車安全。我國(guó)地域遼闊，軟土分布極為廣泛，軟土具有含水量高、孔隙比大、滲透系數(shù)小等特性，在軟土地區(qū)修建路橋工程極易出現(xiàn)“橋頭跳車”現(xiàn)象。為此，必須做好軟土地基過渡段差異沉降處治，提高處治技術(shù)水平。

關(guān)鍵詞：軟土地基;過渡段;差異沉降;處治措施

在地基軟弱引發(fā)的路堤不均勻沉降中，DGR技術(shù)作為一種新材料新技術(shù)可有效解決各類病害，通過深層注漿提升路基復(fù)合沉載力，并構(gòu)成路堤下隔層，從而達(dá)到路基不均勻沉降有效控制的目的，以此實(shí)現(xiàn)處治路橋差異沉降的作用。在公路養(yǎng)護(hù)處治中，DGR技術(shù)可用于軟基路橋過渡段差異沉降控制施工。

一、差異沉降的危害

1.安全性。當(dāng)路橋過渡段產(chǎn)生差異沉降，過渡段極易出現(xiàn)沉降臺(tái)階。當(dāng)有車輛經(jīng)過時(shí)，很容易因碰撞臺(tái)階而出現(xiàn)騰空現(xiàn)象，在車輛向地面落下時(shí)，則會(huì)造成轉(zhuǎn)向不穩(wěn)等問題，或產(chǎn)生橫向失穩(wěn)，甚至側(cè)翻。此外，于橋梁公路來講，“橋頭跳車”現(xiàn)象的產(chǎn)生極易產(chǎn)生很強(qiáng)的附加沖擊力，從而損壞橋臺(tái)、搭板等，并嚴(yán)重磨損輪胎及車輛機(jī)件，影響車輛正常使用，增加事故發(fā)生率。

2.舒適性。路橋過渡段沖擊、顛簸均會(huì)影響乘車人員的舒適感。如杜志剛等人，將S03線為研究試驗(yàn)對(duì)象，以沈陽(yáng)金杯客車為試驗(yàn)用車，車內(nèi)共4人做舒適性研究，經(jīng)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，橋頭跳車段，無(wú)論是駕駛?cè)藛T還是乘坐人，均出現(xiàn)了心率上升的現(xiàn)象，顛簸感很強(qiáng)。此外，于周圍居民而言，橋頭跳車還會(huì)造成一定噪聲影響。

3.經(jīng)濟(jì)性。為確保道路通行正常，需及時(shí)維修養(yǎng)護(hù)此類病害，但是養(yǎng)護(hù)過程中，往往會(huì)消耗大量人力、物力及財(cái)力。同時(shí)，在過渡段行車時(shí)，車輛無(wú)論加速或減速均會(huì)加大油耗，并導(dǎo)致汽車尾氣排放量增加，于環(huán)境而言極為不利。據(jù)相關(guān)研究表明，當(dāng)車輛有一次跳車點(diǎn)經(jīng)過時(shí)，油耗平均會(huì)增加60ml。為研究橋頭跳車引起油耗的多少，章小軍等人就國(guó)內(nèi)幾條高速公路進(jìn)行了油耗量增加地統(tǒng)計(jì)，如表1所示。由此可見，橋頭跳車將產(chǎn)生極大油耗損失，這樣將會(huì)大大增加運(yùn)營(yíng)成本，且與“環(huán)保、節(jié)能”的基本國(guó)策不符。

二、工程概況

某路橋工程通車運(yùn)營(yíng)多年，據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘查可知，路面產(chǎn)生了不同程度的病害問題，主要病害為車轍、松散、裂縫等。在各類病害中，裂縫病害最多，經(jīng)原因分析引發(fā)各類病害的最根本原因在于差異沉降。據(jù)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，伸縮縫處、路橋銜接處、搭板和路堤銜接處這三個(gè)部位為最大差異沉降處，且搭板和路堤銜接處最為嚴(yán)重，則地基土和路堤工后沉降為橋臺(tái)差異沉降的直接原因。經(jīng)計(jì)算，本路段平均差異沉降值在2.82cm，相對(duì)較大，存有一定行車安全隱患。為了解決過渡段差異沉降問題，必須采取切實(shí)可行的措施。經(jīng)多方商議，決定采用DGR工藝處治，即深層注漿加固抬升技術(shù)，近年來，在路橋工程橋頭跳車治理中應(yīng)用較多，一般可采用分幅養(yǎng)護(hù)，無(wú)需深填深挖，基本不會(huì)影響道路通行情況，且施工周期短，由養(yǎng)護(hù)角度來講，此方式施工效果最好。

三、DGR工藝原理

注漿加固技術(shù)是指利用一系列施工工藝，即填充、滲透、壓密等促使?jié){液發(fā)生化學(xué)物理反應(yīng)變化，從而形成漿脈。此工藝的灌漿系統(tǒng)能夠向軟土層內(nèi)灌入配制完成后的漿液，漿液將會(huì)迅速填充滿土體，并初凝，在灌漿壓力作用下，土體裂縫先被填滿后又開裂，漿液順著裂面持續(xù)灌入且迅速初凝，同時(shí)還會(huì)堵住漿液管道，出現(xiàn)劈裂面，因漿液還在不斷灌入，受初凝漿液擠壓，劈裂面將不斷變化，并達(dá)到改良受漿軟土的土性。相比其他處治工藝，DGR技術(shù)可隨時(shí)控制漿液的凝固時(shí)間，且不會(huì)浪費(fèi)漿液，能夠提高土體的承載力。

四、DGR技術(shù)材料選擇及配合比設(shè)計(jì)

硅酸鹽水泥是DGR技術(shù)水泥的選擇，早強(qiáng)劑、速凝劑等則為化學(xué)漿的主要附加劑。DGR技術(shù)的漿液配合比設(shè)計(jì)為水泥：化學(xué)漿：水=1：0.2～0.35：0.75。且在0.1～0.5MPa之間控制注漿壓力，其化學(xué)漿技術(shù)要求如表2所示。

五、軟土地基上路橋過渡段差異沉降處治技術(shù)要點(diǎn)

1.放樣

在施工前，需做好放樣工作，確定灌漿孔位，標(biāo)記好每一個(gè)孔位。當(dāng)土體具有較大空隙時(shí)，則在地下漿液的擴(kuò)散半徑也會(huì)隨之增加，經(jīng)施工計(jì)算可知，本工程可在1.5～2.5m之間控制漿液擴(kuò)散半徑范圍，為此，應(yīng)綜合考慮施工現(xiàn)場(chǎng)的軟弱土質(zhì)情況，做好各施工設(shè)備的調(diào)整，保證注漿壓力滿足施工要求。并在2～4m之間控制灌漿孔距和排距。在注漿孔布設(shè)時(shí)，需嚴(yán)格按照具體車道寬度，先對(duì)注漿孔的數(shù)量、間距等參數(shù)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，保證所需施工處治段施工效果。此外，還需在施工前，做好地下管線排查工作，避免因施工損壞地下管線。

2.造孔

嚴(yán)格遵循施工要求進(jìn)行孔位、孔數(shù)的確定，一般需在20cm以內(nèi)控制孔位偏差，此外，在1.5%以內(nèi)控制垂直度偏差。根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)具體情況，可采用專用鉆機(jī)在路基填土層進(jìn)行造孔，并做垂直度控制。待鉆桿裝設(shè)好了以后，保證鉆頭與孔位對(duì)準(zhǔn)，開啟鉆機(jī)向預(yù)定深度進(jìn)行鉆進(jìn)，待達(dá)到設(shè)計(jì)要求后即可停機(jī)。

3.安裝注漿器及灌漿管

待完成上迷施工之后，為防止出現(xiàn)塌孔現(xiàn)象，需及時(shí)將混合注漿器與灌漿管安裝到位，相比3mm無(wú)縫鋼管，可在其上控制灌漿管管壁厚度，從而保證其完整性。按照振動(dòng)加壓的方法向設(shè)計(jì)高度放入混合注漿器與灌漿管，但應(yīng)與設(shè)計(jì)樁底保持一定距離，可控制在0.5～1.5m之間，保證土體能夠全面充分裹附住注漿管。

4.清孔

待上述設(shè)備安裝到位以后，可通過清水對(duì)注漿管進(jìn)行清洗，保證灌漿孔通暢。為確保注漿管和注漿泵之間連接正常，必須做好各接口安裝檢查工作，防止出現(xiàn)安裝不當(dāng)問題。

5.制漿

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，以0.75為水泥漿液的水灰比，通過高速剪切專用制漿設(shè)備進(jìn)行施工，要求嚴(yán)格按照配合比設(shè)計(jì)進(jìn)行材料均勻攪拌，待水泥漿攪拌好以后，必須在凈水泥漿初凝前使用完，避免出現(xiàn)材料離析情況。此外，需根據(jù)地質(zhì)軟土的各項(xiàng)特性，結(jié)合設(shè)計(jì)要求，合理確定DGR化學(xué)漿，以3：1的比例配置水泥和DGR化學(xué)漿。且綜合考慮施工地點(diǎn)的軟土情況、施工溫度等因素，在具體施工中做好調(diào)整，確保處治效果良好。

6.灌漿

按照工程實(shí)際情況，本工程可在0.1～1.OMPa之間控制水泥漿液和化學(xué)漿液的壓力，并做好DGR漿液配合比的調(diào)整，隨后在1.5～2.5m控制漿液擴(kuò)散半徑。根據(jù)軟土地基的深淺情況、差異沉降問題等進(jìn)行各個(gè)灌漿階段的準(zhǔn)確確定。要求按12～15根樁組成群樁的方式進(jìn)行交叉灌漿，具體如圖1所示。

第一，初灌。在柱底與地面相距5～6m時(shí)，可開始初灌，灌注時(shí)間為3～5min，灌注量為0.4～0.6t/m，待完成交叉灌注后，即可進(jìn)入下一階段復(fù)灌。

第二，復(fù)灌一。施工中，要控制好注入量，保證灌注量控制在0.5～0.6t/m，待距路面3～5m時(shí)，即可停止注漿，在整個(gè)施工過程中，要實(shí)時(shí)對(duì)路面抬升現(xiàn)象進(jìn)行監(jiān)控，保證交叉灌注充分，且能夠連成一個(gè)整體，保證初始抬升量充足，并能夠?qū)痘a(chǎn)生反壓作用，從而加固軟土地基，提升地基承載力。

第三，復(fù)灌二。在相距地面2～4m時(shí)，同樣要做好灌漿量控制，可在0.2～0.4t/m之間加以控制。且做好路面抬升現(xiàn)象監(jiān)測(cè)，保證過渡段病害消除，降低沉降。

六、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，伴隨社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們對(duì)公路工程的施工質(zhì)量提出了越來越高的要求，在路橋過渡段位置若出現(xiàn)較為嚴(yán)重的差異沉降，則會(huì)引發(fā)嚴(yán)重后果。為此，必須做好過渡段差異沉降處治工作，提高施工質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1]蔡寅寅.路橋過渡段差異沉降處治技術(shù)研究[J].魅力中國(guó)，2017（34）：19.

[2]陳劍峰.路橋過渡段差異沉降處治技術(shù)研究[J].工程建設(shè)與設(shè)計(jì)，2018（6）：103-104.

[3]陳功.路橋過渡段差異沉降處治技術(shù)研究[J].工程技術(shù)研究，2017（4）：61-62.

[4]何雨佳·公路路基橋梁過渡段差導(dǎo)沉降處治技術(shù)研究[J].建筑與裝飾，2018（21）：116，121.

[5]房玉超.路橋過渡段差異沉降處治技術(shù)分析與研究[J].工程技術(shù)研究，2018（15）：185-186.

[6]葛武.路橋過渡段差異沉降處治技術(shù)研究[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2019（1）：1241.