軟土地區(qū)公路橋頭過(guò)渡段地基處理技術(shù)分析

宋紹飛

（貴州烏江能源集團(tuán)公司，貴陽(yáng) 550000）

1 工程概述

本案例公路工程的全線長(zhǎng)度為21.39km，起止樁號(hào)是K26+500~K47+800。建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)是一級(jí)公路，設(shè)計(jì)的行車(chē)速度為80km/h，路基的寬度為24.5m，同時(shí)橋涵設(shè)計(jì)荷載是公路-I 級(jí)。

2 軟土地基病害剖析

2.1 軟基分布情況

經(jīng)過(guò)對(duì)公路工程進(jìn)行實(shí)地勘察發(fā)現(xiàn)，軟土路段的具體位置是K44+016~K46+859，長(zhǎng)度為3 630.66m。此公路工程軟土地質(zhì)特點(diǎn)是：軟土是淤泥質(zhì)黏土，表現(xiàn)狀態(tài)是軟塑、流塑，厚度11.63~19.25m，埋深1.7~6.5m，壓縮模量為3.2MPa，含水量處在30%~66%之間。

2.2 軟基概念與性質(zhì)

按照J(rèn)TG C20—2011《公路工程地質(zhì)勘察規(guī)范》相關(guān)規(guī)定【1】，處于靜水或是緩流水環(huán)境下，且具有下述幾點(diǎn)特性的沉積土屬于軟土。詳細(xì)如下：（1）天然含水率相對(duì)比較高；（2）孔隙比高于1.0；壓縮系數(shù)a0.1-0.2＞0.5MPa-1；十字板的抗剪強(qiáng)度低于35kPa【2】。

以天然孔隙比與有機(jī)質(zhì)的含量作為依據(jù)，軟土基本可以分成 4 類（見(jiàn)表 1）。

表1 以孔隙比、有機(jī)質(zhì)含量為依據(jù)的軟土分類情況

2.3 軟土路基病害類型

2.3.1 路基失穩(wěn)

針對(duì)軟土地基而言，其抗剪強(qiáng)度比較弱，在路基填方相對(duì)偏高或受重型車(chē)荷載的條件下，軟土層就容易形成滑動(dòng)面。而軟土基本表現(xiàn)為流塑狀態(tài)，若是從路堤的兩側(cè)出現(xiàn)位移后，就會(huì)引發(fā)側(cè)變形并擠出、路基的頂部下陷問(wèn)題，從而嚴(yán)重影響路基的穩(wěn)定性。

2.3.2 不均勻沉降

不均勻沉降是因?yàn)槁坊母鱾€(gè)部位承受的荷載不同，其中，路基中間承受的荷載相對(duì)偏大，其沉降量就大；而路基兩側(cè)承受的荷載相對(duì)偏小，相應(yīng)的沉降量也??；此外，各個(gè)路段軟土層厚度的不同也會(huì)引發(fā)不均勻沉降，其中，厚度較大的軟土層路段，其沉降量較大；而厚度較小的軟土層路段，其沉降量較小。

2.3.3 橋頭路基病害

一般軟土橋頭區(qū)域采用的是路堤高填方，若是軟土層的厚度相對(duì)比較大，就容易發(fā)生橋頭路基病害。具體表現(xiàn)如下：首先，軟土地基的承載力薄弱，路基的高填筑會(huì)導(dǎo)致路基失穩(wěn)，當(dāng)較大的土壓力作用在橋臺(tái)后，就會(huì)造成橋臺(tái)傾覆或者是滑移，從而嚴(yán)重影響橋梁結(jié)構(gòu)安全性【3】。其次，軟土地基比較容易出現(xiàn)沉降問(wèn)題，而橋梁施工基本選擇的是樁基礎(chǔ)，沉降量相對(duì)較小，若是橋頭位置出現(xiàn)不均勻沉降，就會(huì)引發(fā)橋頭跳車(chē)現(xiàn)象，面對(duì)車(chē)輛的額外沖擊，會(huì)使不均勻沉降問(wèn)題變得更加嚴(yán)重，直接威脅行車(chē)安全。

3 軟土地基處理技術(shù)

3.1 處理思路

通過(guò)對(duì)公路工程進(jìn)行實(shí)地勘察，并對(duì)軟土路段基本情況與特性進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，軟土的類型是淤泥質(zhì)土，變現(xiàn)的基本狀態(tài)是軟塑、流塑，而且含水率相對(duì)偏高（處于30%~66%之間），軟土層厚度在11.63~19.25m，埋深在1.7~6.5m。綜合考量工程現(xiàn)場(chǎng)地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)以及地層巖性等基本特性，以及軟土地基的處理技術(shù)適用要求，同時(shí)在把握施工工期、工程造價(jià)以及環(huán)保要求等相關(guān)要素下，重點(diǎn)研究了公路工程軟土路基處理技術(shù)。

以JTG D30—2015《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定為準(zhǔn)，軟土地基施工結(jié)束后的沉降量需要達(dá)到表2 要求。

表2 軟土地基工后沉降量的容許范圍 mm

3.2 分段處理

3.2.1 普通路段軟土地基

若是軟土層具備良好的排水性能，且壓縮性相對(duì)偏低，通過(guò)計(jì)算工后沉降量、承載力都達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)范基本要求，就可以選擇“塑料排水板+砂墊層+堆載預(yù)壓”的處理技術(shù)方案【4】。

事實(shí)上，排水固結(jié)方法是有效處理軟土地基的一種技術(shù)方案，基本包含排水與加壓。當(dāng)?shù)鼗艿礁郊討?yīng)力的影響，就會(huì)形成超孔隙水壓力，通過(guò)加壓系統(tǒng)有效排出軟基中的水分，實(shí)現(xiàn)固結(jié)沉降，保證沉降安全過(guò)渡，從而提高軟土地基自身的抗剪強(qiáng)度。此外，利用優(yōu)化塑料排水板的間距與預(yù)壓時(shí)間等，也能夠保證工后沉降量與承載力達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定要求。

3.2.2 橋頭路段

橋頭路段軟土地基處理一般選擇復(fù)合地基方法，即水泥粉煤灰碎石樁（簡(jiǎn)稱CFG 樁），其主要包含了水泥、碎石及粉煤灰等，然后按照最佳的配合比進(jìn)行配制而成，突出性特點(diǎn)是樁體具備較高的膠結(jié)強(qiáng)度，基本處在剛性樁和柔性樁間。CFG 樁與樁間土受到褥墊層作用后，就會(huì)形成CFG 樁復(fù)合地基，一般橋頭路段軟土地基的處理長(zhǎng)度在30~50m（按照5H~7H 控制，H 為后臺(tái)填土高度）【5】。

3.2.3 過(guò)渡段

橋頭路段對(duì)沉降量的要求比較嚴(yán)格，而普通路段的要求則比較低，所以，橋頭路段的軟土地基與普通路段的軟土地基間需要建立過(guò)渡段，以達(dá)成沉降過(guò)渡的目的。CFG 樁復(fù)合地基能夠經(jīng)過(guò)優(yōu)化樁長(zhǎng)、樁徑以及樁間距等完成承載力與剛度的安全過(guò)渡，所以，此公路工程選擇優(yōu)化CFG 樁的樁間距方式來(lái)實(shí)現(xiàn)路基的協(xié)調(diào)變形。

本案例公路工程中各個(gè)路段軟土地基的處理技術(shù)方法詳見(jiàn)表3。

表3 各路段軟土地基處理技術(shù)

4 軟土地基處理效果檢測(cè)

在公路工程軟土地基處理結(jié)束之后，需要對(duì)地基的穩(wěn)定性與沉降量進(jìn)行動(dòng)態(tài)觀測(cè)，并準(zhǔn)確計(jì)算出軟土地基工后沉降量。按照路基穩(wěn)定狀態(tài)的評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)：在對(duì)軟土地基沉降量進(jìn)行觀測(cè)時(shí)，若是路中線的沉降量超過(guò)了1.0cm/d，或者是側(cè)向位移超過(guò)了0.5cm/d，就判定為不穩(wěn)定地基。

通過(guò)對(duì)此公路工程軟土地基工后穩(wěn)定性觀測(cè)結(jié)果分析，地基沒(méi)有發(fā)生不穩(wěn)定問(wèn)題，而且地基穩(wěn)定性得到了有效增強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)了預(yù)期效果。此公路工程各軟土路段的工后沉降具體見(jiàn)圖1。

圖1 各路段軟土地基工后沉降量

橋頭軟土地基樁號(hào)：K46+655、K44+440 以及 K46+880；過(guò)渡段軟土地基樁號(hào)：K44+635、K44+420、K46+835；普通路段軟土地基樁號(hào)：K44+480、K46+700、K44+380。

根據(jù)沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)果可知，選擇的軟土地基處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)了預(yù)期目的，增強(qiáng)了地基穩(wěn)定性與承載力，工后沉降量達(dá)到了標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定要求。與此同時(shí)，各路段的軟土地基沉降量排序是普通路段＞過(guò)渡段＞橋頭段，由此表明，選擇的軟土地基處理技術(shù)不同，其產(chǎn)生的效果也有所區(qū)別，通常在普通路段與橋頭路段間應(yīng)建立過(guò)渡段，以實(shí)現(xiàn)軟土地基的協(xié)調(diào)變形，有效控制不均勻沉降，從而保證公路行車(chē)安全。

5 結(jié)語(yǔ)

本文以實(shí)際公路工程為例，分析了各路段軟土地基處理技術(shù)，根據(jù)工后沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)果可知，軟土地基處理效果都達(dá)到了標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定要求，而且控制了橋頭跳車(chē)問(wèn)題，增強(qiáng)了軟土地基穩(wěn)定性與承載力，保障了公路行車(chē)安全，也為同類公路工程施工提供了依據(jù)。