某橋下空間利用道路橋頭路基路段軟基處理設計分析

謝之逸

摘 要：工程背景基于浙江某沿海地區凈空受限橋頭路基路段的軟基處理，通過理論計算分析得到合適的設計方案。通過工程現場進行復合地基靜載試驗、沉降觀測，驗證了設計的合理性。

關鍵詞：軟基處理;高壓旋噴樁;設計分析

中圖分類號：U418.5 文獻標識碼：A

0 引言

隨著社會經濟的快速發展，城區公路高架橋梁的規模越來越大。為節約土地，通常考慮在高架橋下設置地面道路來滿足地方道路交通的需求。但在軟土地區，若橋頭路段軟土地基處理不當，會造成路面裂縫，橋頭跳車等病害。因此，在項目設計中應制定合理的軟基處理設計方案，保證路基質量。

1 工程概況

工程位于浙江某沿海地區。上部高架橋為高速公路，雙向六車道設計，設計時速為100 km/h。橋下空間利用道路等級為二級公路兼顧城市道路功能，雙向四車道設計，設計時速為60 km/h。路基寬度34 m，橫斷面組成形式為：0.5 m土路肩+3.0 m硬路肩（含路緣帶）+7 m機動車道+0.5 m路緣帶+12 m中間帶+0.5 m路緣）+7 m機動車道+3 m硬路肩（含路緣帶）+0.75 m土路肩（如圖1所示）。

根據該項目的巖土工程地質勘察報告，土層主要物理力學性質指標如表1所示。

2 橋頭路基軟基處理設計

橋頭處填土高度為2.5 m，路段存在工程性能不良的深厚淤泥軟土。天然地基承載力無法滿足道路使用的要求，需要在填筑前對地基進行處理。由于上部高架已經施工完成，凈空高度受到蓋梁影響，最小凈空值為5.2 m。進行地基處理的機械設備需要考慮凈空受限的影響。

綜合以上兩點主要因素，地基處理擬選擇高壓旋噴樁的方式進行軟基處理。

2.1 高壓旋噴樁單樁承載力以及復合地基承載力計算

本工程高壓旋噴樁設計樁長15 m，樁徑0.6 m，樁間距1.3 m。高壓旋噴樁在平面上以正三角形布置。樁體每延米水泥用量不小于220 kg，水泥采用P.O.42.5普通硅酸鹽水泥，水灰比宜為1.0～1.2。

根據《公路軟土地基路堤設計規范》，高壓旋噴樁的單樁豎向承載力按式（1）、（2）計算，并取其中較小值。

式中：Up—樁的周長（m），計算得1.884;qsi—樁周第i層土的側摩阻力特征值（kPa），分別取10，9;li—樁長范圍內第i層土的厚度（m），分別取1，14;η—樁身強度折減系數，漿噴樁可取0.33;fcu—與樁身水泥土配比相同的室內加固土試塊在標準養護條件下90d齡期的立方體抗壓強度平均值（kPa），取3 500 kPa。

經式（1）和（2）計算，高壓旋噴樁的單樁豎向承載力分別為261.3 kN、326 kN。取小值后為261.3 kN。

根據《公路軟土地基路堤設計規范》，復合地基承載力特征值按式（3）計算：

式中：fspk—復合地基承載力特征值（kPa）;fsk—樁間土承載力特征值（kPa），可取天然地基承載力特征值45; Ap—高壓旋噴樁的截面面積（m2），取0.282 6;m—復合地基置換率，取0.193 2;β—樁間土承載力折減系數，取0.5。

將高壓旋噴樁的單樁豎向承載力代入（3）中，計算得復合地基承載力為277 kPa，滿足上部荷載需提供不小于180 kPa的要求。

2.2 橋頭路基沉降計算

軟土地基沉降計算對主固結沉降采用分層總和法，壓縮試驗資料采用e-p曲線，總沉降采用沉降系數法計算，地面平均固結度采用太沙基固結理論計算。沉降計算的壓縮層厚度按計算層底面的附加應力與有效自重應力之比不大于0.15控制。經計算得預壓期內沉降值為54 cm，工后沉降值為12 cm，總沉降值為66 cm。此結果滿足《公路軟土地基路堤設計規范》中當設計時速為60 km/h，橋梁與路基相鄰路段工后沉降控制標準小于等于20 cm的要求。

3 高壓旋噴樁施工注意事項

高壓旋噴樁可采用單管法或雙管法施工，高壓水泥漿壓力應大于20 MPa，流量應大于30 L/min，氣流壓力宜大于0.7 MPa，提升速度宜為0.1 m/min～0.2 m/min。高壓旋噴樁應采用跳打法，嚴禁立即打設相鄰樁。高壓旋噴樁樁身強度需達到28天齡期強度后方可進行路基填筑施工。遇到結構物時，應采取必要措施，避免擠土對結構物的擠壓。當臨近橋梁結構物時，應先對路基進行地基處理和堆載預壓，后在路基沉降穩定的前提下才可進行橋梁結構物的樁基施工。

4 工程效果

根據復合地基承載力靜載荷試驗結果，平均復合地基承載力特征值291 kPa，滿足設計不小于180 kPa的要求，有利于工程安全。沉降板沉降觀測顯示，在路基填筑完成后第7個月和第8個月的月沉降量分別為2.5 mm和2.3 mm，沉降趨于收斂和穩定。

5 結語

上下共建道路是今后公路工程建設的趨勢，具有節約土地和造價的好處。高壓旋噴樁具有設備工作要求高度低、成樁質量好、施工簡便的特點。目前道路已通車1年，高壓旋噴樁處理的軟基路段路面狀況良好。高壓旋噴樁的軟基處理方法可為今后凈空受限的地基處理提供解決方法。

參考文獻：

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