公路橋梁結合處不均勻沉降施工技術改進研究

趙紅軍

山西省公路局大同分局 山西大同 037000

1 工程概況

某市新城區城北五路橋梁工程在東垮主河道后與濱河西路平交，橋梁道路為城市次干路等級，行車速度50km/h，橋梁全長87.65m，橋梁和東跨主河道正交布置，橋面寬25.5m，中心里程為設計標號K0+054.15m。橋梁工程上部按現澆混凝土預應力連續箱梁結構設計，下部為柱式墩和柱式橋臺及鉆孔灌注樁基礎。施工合同段屬于山間盆地，表現為Ⅰ級階地和黃土沖溝微地貌，地表主要為第四系全新統沖洪積物，具體為卵石層和粉土層巖性特征，地下水埋深1.8m，工程地質條件詳見表1。

表1 工程地質資料

在擬建道路右側按200-300m間隔修建長20m、寬5.5m的錯車臺，完成鉆孔樁施工后，由機械開挖橋臺和承臺基坑，填筑并處理地表。

2 施工技術改進

通過特制鉆桿鉆頭鉆入地基病害處進行噴漿，邊噴邊攪邊上提，使漿液與地基土充分拌和后形成固結體，達到加固路橋結合處軟基處理的最佳效果。

2.1 水泥攪拌樁設計

考慮到本工程路橋結合處地質條件及地下水埋深，水泥攪拌樁固化料采用強度等級42.5的普通硅酸鹽水泥，且無外加劑摻加，加固后使復合地基承載力達150kPa以上。攪拌樁樁徑φ50cm，樁位沿路基中心線按設計樁距逐漸向兩側布設。

2.2 配合比確定

為確定與工程地質條件所對應樁體強度的水泥摻加量，應在水泥攪拌樁施工前，在現場取土樣后進行室內配比試驗。土樣在K004+010路基中線面層以下2m處挖取，試驗所得不同齡期水泥摻量下土樣的物理參數詳見表2。

濕密度p/（g·cm-3）天然含水率＜w（%）液限含水率wL（%）塑限含水率wP（%）觀性指數Ip 土層類型1.84 17.8 30.9 19.8 11.8 砂黏土

按照加固土重量12%、14%、16%、18%、20%的水泥摻加比進行土樣制備和室內試驗，并通過無側限抗壓試驗取得不同齡期和水泥摻量的水泥土材料強度試驗數據，7d齡期水泥土不同摻加比的無側限抗壓強度為0.7MPa、1.0MPa、1.3MPa、1.6MPa和2.0MPa；28d齡期水泥土不同摻加比的無側限抗壓強度為2.4MPa、3.2MPa、3.9MPa、4.7MPa和5.1MPa。

按照水泥攪拌樁設計技術要求，成樁后90d鉆芯取樣水泥土無側限抗壓強度值應達到2.65MPa，且28d水泥土強度必須達設計強度的60%，為使成樁后90d水泥土無側限抗壓強度達到設計值，其28d無側限抗壓強度應至少為2.65×60%=1.59MPa。根據試驗結果，水泥摻加比14%的28d水泥土無側限抗壓強度為3.2MPa，本工程路橋結合處軟基綜合安全系數取2.0，則1.59×2.0=3.18MPa，由于3.2MPa＞3.18MPa，則水泥材料摻量確定為14%時水泥土無側限抗壓強度符合設計要求，為此，本工程路橋結合處軟基加固施工采用該配合比[1]。

2.3 施工機械

根據本工程路橋結合處軟土路基加固施工要求，采用GZB-500水泥攪拌樁施工機械，其一次加固方量可達0.285m3，最大加固深度10-15m，工效達60m/臺班，2臺灰漿拌制機械固化劑容量為500L。

2.4 水泥漿液噴量

在K354+010路基中線面層以下2m處取土樣試配并分析其物理力學指標，水泥摻加比14%，單位時段內水泥漿液噴出量q按式（1）計算：q=π/4*D2raawv式（1）中：D為鉆徑（mm）；ra為土樣重度（kN/m），本工程取19.8kN/m3；aw為固化劑摻加比（%）；v為起吊設備攪拌軸的提升速度（m/min），通過比較本工程路橋結合處水泥攪拌樁均勻性及功效試驗結果以及試樁記錄，確定樁體提升速度為0.8m/min。經計算，本工程水泥加固攪拌樁單位時段內水泥漿噴量為66.5kg/min[2]。

本工程GZB-500深層攪拌機4片軸葉垂直投影高0.2m，根據式（2）確定攪拌次數t:t=h∑z*n/v

式（2）中：h為攪拌機軸葉垂直投影高（m）；∑z為攪拌機軸葉數量；n為軸葉轉速（r/min）；其余參數涵義同前。經計算，本工程路橋結合處水泥攪拌樁加固施工任意點攪拌次數為50次[3]。

3 結語

通過本文對路橋結合工程軟土地基不均勻沉降水泥攪拌樁加固施工技術應用過程的分析表明，路橋結合處容易因地勘結果缺乏準確性、橋臺路堤壓實度不良、公路橋梁結合部處治效果差、路面壓實度不達標等原因而出現不均勻沉降，嚴重影響路基路面結構，為此必須加強施工技術選擇與合理性分析。