路橋施工之過渡段軟地基處理

李家軍

摘 要：文章介紹了路橋過渡段軟基路基不均勻沉降的原因和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并提出了軟地基處理的方法。

關(guān)鍵詞：路橋；軟地基；沉降

1 路橋過渡段軟基路基不均勻沉降的原因分析

1.1 橋頭引道軟土地基處治不標(biāo)準(zhǔn)

通過公路調(diào)查結(jié)果表明，軟基路段由于地基沉降引起的橋頭跳車現(xiàn)象主要是施工圖設(shè)計(jì)時，地質(zhì)鉆探布孔過少，鉆探深度不夠，未能及時發(fā)現(xiàn)軟基存在，或者未能準(zhǔn)確探明軟基范圍和深度以及軟土的物理力學(xué)性質(zhì)等等，導(dǎo)致橋頭路堤軟土地基處治遺漏，或采取的處治方法不恰當(dāng)。此外，采用的軟基處治理論計(jì)算方法和選用的計(jì)算參數(shù)與軟基實(shí)際情況存在一定差距，導(dǎo)致軟基處治設(shè)計(jì)未能達(dá)到預(yù)期效果和技術(shù)要求。

1.2 橋臺臺背路堤壓實(shí)度不標(biāo)準(zhǔn)

公路建設(shè)中幾乎所有橋梁、通道和明涵等都要求臺背填土處治。然而，臺背填土壓實(shí)度受施工的用料、順序、機(jī)械、經(jīng)驗(yàn)和施工作業(yè)面等工程管理因素的影響，普遍存在臺背填土壓實(shí)度未能滿足設(shè)計(jì)要求的現(xiàn)象，這是路橋過渡段路基路面產(chǎn)生不均勻沉降的基本原因之一。此外，在公路營運(yùn)過程中，路基路面在車輛荷載以及自然因素的長期作用下，會形成土基塑性變形的積累，導(dǎo)致路橋間的差異沉降。

1.3 橋頭引道過渡段結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不周密

橋頭引道路基工程中，常用的過渡段工程處治措施有粗粒料填筑法、鋼筋混凝土過渡板（即搭板）和加筋土法等。這些處理措施的主要目的是通過提高路基的整體強(qiáng)度，從而降低路橋間的剛度變化以及沉降差異，以減少路橋間的不平順，從而防治或避免橋頭跳車現(xiàn)象。

2 路橋過渡段的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 路橋過渡段的變形控制

從路橋過渡段的路基路面工程實(shí)踐分析可知，路橋過渡段的變形控制必須解決兩個問題：即嚴(yán)格控制過渡段內(nèi)路基的工后沉降量；將路橋交界處的錯落式沉降變成連續(xù)的斜坡式沉降。

2.2 合理設(shè)置緩和過渡段

由于不同的結(jié)構(gòu)型式，從橋臺剛度大的混凝土結(jié)構(gòu)逐步過渡到柔性的填土路基結(jié)構(gòu)和瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)，其強(qiáng)度不一致。因此，軟土地基處治時，各段不同強(qiáng)度之間需設(shè)置強(qiáng)度過渡段。同樣地面上的路堤亦需要設(shè)置強(qiáng)度過渡段。世界銀行貸款項(xiàng)目要求在剛性橋臺和柔性路堤之間設(shè)置50m的強(qiáng)度漸變段，使用不同的級配填料，確保路堤強(qiáng)度過渡。如果設(shè)置50m漸變段有困難，建議漸變段長度不得小于30m。如果橋頭引道不存在軟土地基，若路橋過渡段的差異沉降控制標(biāo)準(zhǔn)為5cm，沉降坡差按0.4%控制，則強(qiáng)度漸變段長度應(yīng)大于13m。

2.3 路橋過渡段的地基條件與路基條件

在橋頭引道路堤填筑過程中，采用土工合成材料加筋路堤并不能提高地基承載力，也不能有效阻止地基沉降。只有當(dāng)?shù)鼗哂凶銐虻某休d力，在路堤填土自重荷載與車輛荷載的聯(lián)合作用下不致破壞而產(chǎn)生較大的沉降時，土工合成材料的加筋才會產(chǎn)生明顯效果。

2.4 路橋過渡段的結(jié)構(gòu)型式

2.4.1 橋臺臺背路堤加鋪土工格柵 在路橋過渡段路基施工設(shè)計(jì)中，必須采用土工格柵技術(shù)。當(dāng)土工格柵與土一起承受車輛荷載和土體自身荷載的同時，土工格柵能使土體的抗剪強(qiáng)度得到充分發(fā)揮，約束土體的側(cè)向變形，控制路基填土的側(cè)向位移，增強(qiáng)路基的整體穩(wěn)定性，從而增大了路基的變形模量；由于土工格柵與路基填土的摩擦作用，使上部荷載可以在路基中重新分配，降低了橋臺臺背局部范圍土中的垂直應(yīng)力，使路基土體承載力得到提高，從而減少沉降；由于水平攤鋪的土工格柵具有彈性，在車輛荷載的反復(fù)作用下，會減少或不會產(chǎn)生變形的累積。由于在路橋過渡段鋪設(shè)土工格柵具有明顯的工程效果，因此在路橋過渡段高填方路堤可采用橋臺臺背回填加鋪土工格柵的結(jié)構(gòu)型式。土工格柵的設(shè)置間距和長度應(yīng)滿足規(guī)范要求，通過計(jì)算確定。

2.4.2 合理確定搭板長度和搭板強(qiáng)度到目前為止，搭板的設(shè)計(jì)未有統(tǒng)一模式，一般按照下述原則確定其長度：①路面設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)，由于道路下沉引起路面縱坡變化，要求搭板隨路堤沉降后傾角在1/200至1/300范圍內(nèi)變化；②搭板的長度能跨越橋臺臺背難以壓實(shí)的土體，或跨越按計(jì)劃在臺背預(yù)留的土方缺口長度；③根據(jù)搭板的受力狀態(tài)，用彈性地基或簡支梁計(jì)算搭板長度。根據(jù)規(guī)范要求，按上述方法計(jì)算的搭板長度為30～20m?？蓞⒖即擞?jì)算方法，結(jié)合工程具體情況，合理確定搭板長度。搭板強(qiáng)度的設(shè)計(jì)，應(yīng)根據(jù)搭板與臺背填土可能脫空的最不利狀態(tài)處理，同時考慮搭板節(jié)段的劃分以及枕梁位置對搭板強(qiáng)度的設(shè)計(jì)影響。

3 軟地基處理的方法

3.1 表層處理法表層處理法用于地表面極軟弱的情況。該法是通過排水、敷設(shè)或增添材料等辦法，提高地表強(qiáng)度，防止地基局部剪切變形，保證施工機(jī)械作業(yè)；同時盡可能把填土荷載均勻地分布于地基上。屬于這類處理方法的有：表層排水法，砂墊層法，敷設(shè)材料法，添加劑法等等。

3.1.1 砂墊層法對于地基上部軟土層極薄且含水量大時，在軟土地基上敷墊0.5～1.2m左右厚的砂墊層。這樣可達(dá)到固結(jié)軟土層，使砂墊層起到上部排水層作用；同時，砂墊層又成為填土內(nèi)的地下排水層，以降低填土內(nèi)的水位；在進(jìn)行填土及地基處理施工時，為施工機(jī)械提供良好的通行條件。

3.1.2 敷墊材料法對于地基土層不均勻，可能發(fā)生局部不均勻沉降和側(cè)向變位，可利用所敷墊材料的抗剪和拉抗力，來增強(qiáng)施工機(jī)械的通行，均勻地支承填土荷載、減少地基局部沉降和側(cè)向變位，以提高地基的支承能力。敷墊材料主要有化纖無紡布、土工布、玻璃纖維格柵等被廣為采用。

3.1.3 添加劑法對于表層為粘性土?xí)r，在表層粘性土內(nèi)滲入添加劑，改善地基的壓縮性能和強(qiáng)度特性，以保施工機(jī)械的行駛。同時也可達(dá)到提高填土穩(wěn)定及固結(jié)的效果。

3.2 置換法本法是以優(yōu)質(zhì)土置換軟弱土，確保填土穩(wěn)定和減少沉降量。施工方法分有人工挖掘置換和借填土自重或用爆炸法將軟弱土擠出的強(qiáng)制置換。其施工都比較容易，多數(shù)情況下能在短時間內(nèi)達(dá)到所要求的目的。從可靠性來說人工挖掘置換較優(yōu)。置換材料應(yīng)采用即使受到水浸也不致降低承載力的粗粒土。但必須進(jìn)行充分壓實(shí)。

3.3 加載法加載法是為了預(yù)先促進(jìn)軟土地基沉降，增加地基強(qiáng)度，以防止設(shè)置在填土上或鄰接填土的路面和構(gòu)造物或者埋入填土內(nèi)的構(gòu)造物發(fā)生有害沉降而導(dǎo)致破壞。促進(jìn)地基固結(jié)沉降的方法有：在地基上增加總壓辦法；減少土中的間隙水壓提高有效應(yīng)力法等。前者用填土荷載時，一般為填土加載法，后者又可分通過井點(diǎn)，豎井等的降低地下水法和在地表面鋪砂，覆蓋不透水膜使之形成真空，依靠大氣壓力加載來促進(jìn)固結(jié)的大氣壓加載法。采用填土加載法時，須注意地基的穩(wěn)定狀態(tài)。而降低地下水法和大氣壓加載法則不必?fù)?dān)心地基遭到破壞，但受到地基適應(yīng)性的限制且工程費(fèi)用大，一般不采用。

3.4 豎向排水法在粘性土地基中設(shè)置垂直的排水柱，以縮短排水距離，促進(jìn)地基排水固結(jié)，增加抗剪強(qiáng)度。由于垂直排水柱所用材料不同，分為砂井和紙板排水兩種。

砂井排水法砂井排水法根據(jù)砂井的施工方法不同，可分為打入式、振動式、螺旋鉆式、水射式及袋裝式等。本法很少單獨(dú)使用，多與加載法或緩速填土法并用，對層厚大，均質(zhì)的粘土地質(zhì)最為有效；對泥炭質(zhì)地基效果稍差。

4 結(jié)語

根據(jù)工程地質(zhì)條件，做好路橋過渡段地基處治，設(shè)計(jì)恰當(dāng)結(jié)構(gòu)，加強(qiáng)過渡段結(jié)構(gòu)施工各個環(huán)節(jié)的控制，從客觀上制定一套科學(xué)的管理程序，保證每道工序的工程質(zhì)量和工作質(zhì)量，就能防止或減少路橋過渡段的不均勻沉降，從而減輕甚至避免公路橋頭跳車現(xiàn)象，提高公路使用性能和使用壽命。從而提高交通營運(yùn)舒適性，安全性以及可靠性。endprint