軟土地基上道路橋梁施工不均勻沉降防治措施探析

【摘要】軟土地基是道路橋梁施工中的一個難點，道路橋梁的使用安全及壽命與軟土地基處理質(zhì)量的好壞息息相關(guān)。在進行軟土地基上道路橋梁的基礎(chǔ)設(shè)計時，應(yīng)將軟土地基的變形特征充分考慮進去，避免其對橋梁產(chǎn)生危害。軟土地基的不均勻沉降會使橋梁產(chǎn)生扭曲、傾斜或裂縫，影響其外觀及使用安全，嚴重時甚至會出現(xiàn)垮塌。

【關(guān)鍵詞】道路橋梁；軟土地基；不均勻沉降；防治措施

軟土地質(zhì)在大量道路橋梁的施工中受到地形條件的制約。對于交通條件的需求相對較大，尤其是對于立交橋和高速公路的需求更為急迫。若在道路橋梁施工中對軟土地基處理不當就會對區(qū)域經(jīng)濟的發(fā)展產(chǎn)生制約。因此，改進道路橋梁施工中軟土地基的處理方法及水平刻不容緩。

1、道路橋梁不均勻沉降分析

（1）道路橋梁采用樁基礎(chǔ)，施加于地基上的總荷載（包括車輛荷載、橋梁自重、相鄰路堤的影響荷載等）小于與其銜接的路堤施加在軟基上的總荷載（包括車輛荷載、路堤填土自重、路面結(jié)構(gòu)荷載等）。因此，橋梁的沉降量必然小于與其銜接路堤的沉降量，從而發(fā)生不均勻沉降。這種沉降會造成道路縱坡發(fā)生變化，在縱面上形成駝峰。而在橋梁與路堤的銜接處則容易產(chǎn)生錯臺，導致出現(xiàn)跳車和顛簸現(xiàn)象，影響車輛行駛安全和舒適性。

（2）地基土壓縮性質(zhì)差異明顯，在土層水平方向軟硬土層突變處 容易產(chǎn)生不均勻沉降；地基土軟弱土層厚度變化較大、土工試驗報告不明確地質(zhì)勘探未能正確探明土層性質(zhì)都有可能造成設(shè)計人員分析判斷失誤，進而造成不均勻沉降。

2、軟土地基上道路橋梁施工不均勻沉降的防治措施

鑒于道路橋梁施工中軟土地基加固處理的重要性，在具體施工中應(yīng)根據(jù)實際情況采取針對性措施進行處理，為建設(shè)道路橋梁打下牢固基礎(chǔ)。傳統(tǒng)的道路橋梁軟土地基處理方法主要有換填墊層法、拋石擠淤法、排水固結(jié)法、井點降水法、粉噴樁法等技術(shù)。

水泥粉噴樁是用于加固軟土地基的一種常用方法，它是用水泥等材料作為固化劑，通過專用的粉體攪拌機械用壓縮空氣將粉體送到軟弱地層中，憑借鉆頭葉片，在地基深處就地將軟土和固化劑強制攪拌，在原位進行強制攪拌，形成土和固化劑的混和物，利用固化劑與軟土之間所產(chǎn)生的物理、化學反應(yīng)，使軟土硬結(jié)成具有整體性、水穩(wěn)性和一定強度的良好地基。由于水泥粉噴樁使用范圍廣，地基處理工程費用一般較低，因此廣泛應(yīng)用于各種成因的軟粘土。作為處理軟土地基手段之一的深層粉體攪拌樁，在我國土建工程中，已得到廣泛使用。其結(jié)構(gòu)型式，可分為塊式、壁式、格子式和樁式四種。在公路工程中，采用樁式為主，適用于加固淤泥、淤泥質(zhì)土、粘土、粉土等軟弱地層，尤其是高路堤和橋頭接坡等。本文將在案例中著重介紹應(yīng)用粉噴樁在軟土地基處理中的應(yīng)用。

2.1工藝原理

粉噴樁是用改制的螺旋鉆機，將鉆桿鉆至設(shè)計要求的土層深度，鉆頭到達下部持力層后，用壓縮空氣將水泥粉或生石灰經(jīng)鉆桿內(nèi)孔輸送至鉆頭上特制的噴嘴，隨同鉆頭旋轉(zhuǎn)向四周土體噴射，同時鉆桿以一定的速度提升。鉆頭上的葉片將其四周一定范圍內(nèi)的土體自下而上的不斷切割，使之疏松，并與水泥或生石灰攪拌混合膠結(jié)，硬化后即可形成一定直徑的強度高于原地基的固結(jié)體。

2.2施工流程及施工工藝

水泥粉噴樁的主要施工流程為：施工準備→鉆機就位→鉆進→提升噴粉攪拌→升到設(shè)計標高后再復鉆→提升復拌→升到設(shè)計標高后停機→下一樁循環(huán)施工。

2.3施工要點

2.3.1施工準備

施工準備主要是進場道路準備、施工作業(yè)面準備和備料準備和配合比室內(nèi)試驗。

原地面整平：清除施工現(xiàn)場的障礙物及雜物（石塊、樹根、垃圾等）。在低洼處、河塘溝渠中應(yīng)先清除淤泥，再回填不含腐植質(zhì)的土。在結(jié)構(gòu)物處應(yīng)清除至樁頂標高以上約30cm。清理范圍應(yīng)使粉噴樁機有足夠的施工操作場地并符合設(shè)計的長度和寬度。

施工放樣：在整平的地面上，放出結(jié)構(gòu)物中樁及縱橫軸線，并在施工范圍外的適當?shù)攸c將軸線用樁固定。根據(jù)樁距，按梅花形式布設(shè)在地面上，用小竹片（或其它樁志）定出樁位，其總數(shù)應(yīng)與設(shè)計數(shù)量相符。

2.3.2鉆機就位

使鉆桿垂直，鉆頭對準樁位，然后檢查導向桿的垂直，并將噴氣口（水泥干粉噴射口）清理干凈。

2.3.3作好進尺標記

在機架的后面或兩側(cè)，用油漆或其他物品，表明進尺深度。一般每50cm一道，以米為單位，用數(shù)字表明，以便檢查鉆進深度。

2.3.4鉆進

開機向噴射口送壓縮空氣，氣壓一般為0.30～0.35MPa，然后開動驅(qū)動裝置，同時啟動攪拌翼（鉆頭），邊轉(zhuǎn)動，邊下鉆，鉆進速度一般采用0.5～0.8m/min，直鉆至要求深度。

2.3.5噴粉及提升

當鉆至設(shè)計標高時，根據(jù)土質(zhì)情況和要求的噴灰量，加大空氣壓力，同時開啟貯料筒的閥門，使水泥干粉隨壓縮空氣，通過攪拌翼下部的孔口，噴入土中，此時應(yīng)邊噴邊攪拌邊提鉆桿。要求噴入灰量不小于配合比的要求，空氣壓力一般為0.4MPa。當鉆頭提升至樁頂標高時，停止噴粉，但仍需攪拌。

2.3.6復攪

當鉆頭提至地面標高時，再按上述鉆進的方法下鉆，此時只攪拌不噴粉，復攪轉(zhuǎn)速采用30～50r/min。

2.3.7提鉆停鉆

邊提鉆，邊攪拌，提鉆的速度一般為0.50～0.6m/min，至整平面后停攪，此時制樁完成。

2.3.8補噴

在成樁過程中，發(fā)生意外事故（如停電、送粉管堵塞或提升太快等）影響成樁質(zhì)量時，應(yīng)在8h內(nèi)，采取重鉆補噴，復攪等措施，補噴的重疊長度應(yīng)不小于0.5m，并在施工原始記錄里填報備查。

2.3.9移位

制樁完成，檢查原始記錄，若未發(fā)現(xiàn)問題即可移動機架至下一樁位，重復上述步驟。

2.3.10平坑洼

當粉噴樁施工完畢后，形成的原地面坑洼處，應(yīng)大致整平，為路基或結(jié)構(gòu)物施工創(chuàng)造條件。

3、結(jié)合工程實例分析

山東到內(nèi)蒙路線中辛莊子至鄧王段高速公路是2008年北京奧運會青島賽區(qū)的必經(jīng)之路，工期緊，質(zhì)量要求高，辛莊子至鄧王段位于黃河入?？冢刭|(zhì)復雜，第二合同段主線長11.4KM。屬于黃河沖刷堆積而成的軟基，受海水的影響為鹽堿地。在橋頭地段、路基特殊地段設(shè)計粉噴樁，樁徑50cm，長度10m，梅花形布置，對于不同的結(jié)構(gòu)形式、不同的橋頭地段及路基地段采用1.20m和1.80m不同樁間距。樁總計長度119460m，粉噴樁毎立方米水泥用量為48～50Kg ，90天無側(cè)限抗壓強度大于等于2.5MPa。

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作者簡介：

周海鵬，遼寧省路橋建設(shè)集團有限公司，遼寧沈陽。