談軟土地區(qū)公路橋頭地基處理技術(shù)
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【摘要】軟土地區(qū)的公路路堤易出現(xiàn)大沉降或不均勻沉降等問題，尤其是公路橋頭位置，橋頭跳車現(xiàn)象較為常見。論文以實(shí)際公路工程為例，研究了橋頭軟土路段、路橋過渡段的地基處理技術(shù)。實(shí)踐表明，通過軟土地基處理能有效控制橋頭跳車問題，保證沉降量達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定要求。
【關(guān)鍵詞】軟土地區(qū)；公路工程；橋頭過渡段；地基處理
1工程概述
本案例公路工程的全線長度為21.39km，起止樁號是K26+500~K47+800。建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)是一級公路，設(shè)計(jì)的行車速度為80km/h，路基的寬度為24.5m，同時橋涵設(shè)計(jì)荷載是公路-I級。
2軟土地基病害剖析
2.1軟基分布情況
經(jīng)過對公路工程進(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，長度為3630.66m。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)TGC20—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（見表1）。
2.3軟土路基病害類型
2.3.1路基失穩(wěn)針對軟土地基而言，其抗剪強(qiáng)度比較弱，在路基填方相對偏高或受重型車荷載的條件下，軟土層就容易形成滑動面。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，就會引發(fā)側(cè)變形并擠出、路基的頂部下陷問題，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€部位承受的荷載不同，其中，路基中間承受的荷載相對偏大，其沉降量就大；而路基兩側(cè)承受的荷載相對偏小，相應(yīng)的沉降量也??；此外，各個路段軟土層厚度的不同也會引發(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，路基的高填筑會導(dǎo)致路基失穩(wěn)，當(dāng)較大的土壓力作用在橋臺后，就會造成橋臺傾覆或者是滑移，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)沉降問題，而橋梁施工基本選擇的是樁基礎(chǔ)，沉降量相對較小，若是橋頭位置出現(xiàn)不均勻沉降，就會引發(fā)橋頭跳車現(xiàn)象，面對車輛的額外沖擊，會使不均勻沉降問題變得更加嚴(yán)重，直接威脅行車安全。
3軟土地基處理技術(shù)
3.1處理思路
通過對公路工程進(jìn)行實(shí)地勘察，并對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，同時在把握施工工期、工程造價以及環(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JTGD30—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。
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，且壓縮性相對偏低，通過計(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，就會形成超孔隙水壓力，通過加壓系統(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，就會形成CFG樁復(fù)合地基，一般橋頭路段軟土地基的處理長度在30~50m（按照5H~7H控制，H為后臺填土高度）【5】。
3.2.3過渡段橋頭路段對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渡段，以達(dá)成沉降過渡的目的。CFG樁復(fù)合地基能夠經(jīng)過優(yōu)化樁長、樁徑以及樁間距等完成承載力與剛度的安全過渡，所以，此公路工程選擇優(yōu)化CFG樁的樁間距方式來實(shí)現(xiàn)路基的協(xié)調(diào)變形。本案例公路工程中各個路段軟土地基的處理技術(shù)方法詳見表3。
4軟土地基處理效果檢測
在公路工程軟土地基處理結(jié)束之后，需要對地基的穩(wěn)定性與沉降量進(jìn)行動態(tài)觀測，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)的評定標(biāo)準(zhǔn)：在對軟土地基沉降量進(jìn)行觀測時，若是路中線的沉降量超過了1.0cm/d，或者是側(cè)向位移超過了0.5cm/d，就判定為不穩(wěn)定地基。通過對此公路工程軟土地基工后穩(wěn)定性觀測結(jié)果分析，地基沒有發(fā)生不穩(wěn)定問題，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圖1。橋頭軟土地基樁號：K46+655、K44+440以及K46+880；過渡段軟土地基樁號：K44+635、K44+420、K46+835；普通路段軟土地基樁號：K44+480、K46+700、K44+380。根據(jù)沉降觀測數(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，各路段的軟土地基沉降量排序是普通路段＞過渡段＞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，從而保證公路行車安全。
5結(jié)語
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問題，增強(qiáng)了軟土地基穩(wěn)定性與承載力，保障了公路行車安全，也為同類公路工程施工提供了依據(jù)。
【參考文獻(xiàn)】
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作者：宋紹飛 單位：貴州烏江能源集團(tuán)公司
