公路橋梁過渡段軟基路基加固施工技術(shù)

摘要：闡述了公路橋梁過渡段軟基路基的加固施工技術(shù)，包括施工前計(jì)算過渡段長度、開展削坡與臺(tái)階開挖、采用石灰土材料、分層填筑軟基路基和鋪設(shè)土工合成材料等方法。通過某項(xiàng)目過渡段的實(shí)例應(yīng)用，驗(yàn)證了軟基路基加固施工技術(shù)的有效性。應(yīng)用該技術(shù)不僅可以減少過渡段的不均勻沉降，還可以提高公路橋梁路基連續(xù)性和整體性。

關(guān)鍵詞：過渡段；軟基路基；加固

0 引言

我國地質(zhì)條件復(fù)雜多變，若公路橋梁在地質(zhì)條件惡劣的軟弱地基上進(jìn)行施工，容易造成公路橋梁過渡段發(fā)生變形、沉降，導(dǎo)致發(fā)生橋頭跳車等現(xiàn)象，使發(fā)生交通事故的概率大大增加。因此，如何有效地控制軟基的變形，提高其穩(wěn)定性，成為目前國內(nèi)外學(xué)者關(guān)注的焦點(diǎn)[1-2]。通常路基施工過程中，對(duì)原狀自然土地基不能達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)定的承載力和變形范圍等指標(biāo)問題，通常需要對(duì)其進(jìn)行加固。本文闡述過渡段軟基路基相關(guān)加固施工技術(shù)，并通過實(shí)例證明，采用加固施工技術(shù)減少了不均勻沉降現(xiàn)象，達(dá)到了提高路基連續(xù)性和整體性預(yù)期目的。

1 公路橋梁過渡段長度計(jì)算

公路橋梁過渡段軟基路基加固前，通過計(jì)算確定其具體長度。按照國家規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，橋臺(tái)周圍設(shè)置相應(yīng)長度的過渡段。過渡段的長度應(yīng)當(dāng)超過下述公式計(jì)算得出：

（1）

式中：Lt表示公路橋梁過渡段長度；?S表示路基最大不均勻沉降；im表示工程竣工后可容許的沉降率。

表1所示為公路橋梁行車速度允許沉降速率標(biāo)準(zhǔn)。結(jié)合上述計(jì)算公式，確定公路橋梁過渡段的具體長度，在后續(xù)的施工中，應(yīng)重點(diǎn)針對(duì)這一段進(jìn)行加固處理。

2 削坡與臺(tái)階開挖

2.1 削坡

為了避免公路橋梁過渡段之間產(chǎn)生不均勻沉降，在軟基路基加固前，路基邊坡按照1：1.5的比例進(jìn)行削坡處理。同時(shí)在路基的邊坡處，由下往上挖出一個(gè)階梯，讓臺(tái)階一直下到路床的底部，并緊鄰搭板，使過渡段實(shí)現(xiàn)更平整銜接[3]。

2.2 臺(tái)階開挖

在具體施工中，若路基填料當(dāng)中含有大量砂土和粉質(zhì)黏土，則臺(tái)階開挖的高度不宜過大。開挖尺寸按照規(guī)范進(jìn)行施工，坡腳處的第一級(jí)臺(tái)階按照寬度1.5m、高度1.0m的規(guī)格開挖，外側(cè)臺(tái)階按照寬度0.6m、高度0.4m的規(guī)格開挖，臺(tái)階底部向內(nèi)傾斜3%。

當(dāng)基坑與路床底面連接在一起時(shí)，按照路基的填筑高度來確定階坑的高度與寬度，階坑與路床底面的距離在70cm以下時(shí)，將其視為一個(gè)階坑[4]。而與路床底面的距離超過70cm的時(shí)候，則將其分為40cm與≥30cm的兩種階坑。

在臺(tái)背回填搭接部分開挖高度1m的臺(tái)階，臺(tái)階的寬度由搭接坡度確定。階梯底部向內(nèi)傾斜，并由下至上，后期每一層都挖一級(jí)，在回填施工面上，均要保留一級(jí)階梯。公路橋梁過渡段臺(tái)階開挖如圖1所示。

3 分層填筑與壓實(shí)處理

3.1 施工前準(zhǔn)備

3.1.1 各層所需石灰量計(jì)算

對(duì)石灰土分層填充，對(duì)于臺(tái)背這種特殊位置，每層的壓實(shí)厚度不能超過15cm。在回填的時(shí)候，要根據(jù)每個(gè)填筑層的高程，進(jìn)行現(xiàn)場測量，并按照填筑面積與15cm的松鋪厚度，計(jì)算出各層所需的石灰量。

3.1.2 確定臺(tái)背回填范圍

采用液態(tài)粉煤灰進(jìn)行澆筑前，需要按照設(shè)計(jì)圖紙要求，確定公路橋梁過渡段臺(tái)背回填范圍，并完成對(duì)臺(tái)背基坑內(nèi)廢渣和浮土的人工清理。

3.1.3 準(zhǔn)備好攪拌設(shè)備

按照要求的配合比進(jìn)行拌合，各種衡器要經(jīng)過檢定，以確保準(zhǔn)確性。使用強(qiáng)制式攪拌機(jī)進(jìn)行攪拌，攪拌時(shí)間不少于3min。

3.2 填筑

填料由集中攪拌場運(yùn)送到現(xiàn)場后，再由推土機(jī)與平地機(jī)共同進(jìn)行攤鋪。對(duì)于臺(tái)背底板基坑區(qū)域較窄的區(qū)域，則采用挖掘機(jī)與手工攤鋪相結(jié)合的方式，兩側(cè)橋臺(tái)對(duì)稱布置，攤鋪結(jié)束后，先檢測松鋪厚度，將超厚段鏟去[5]。

3.3 壓實(shí)

碾碎石灰土之前，必須經(jīng)過擊實(shí)試驗(yàn)來確定其最佳含水量。若路面未充分濕潤，則需適當(dāng)?shù)貫⑺?，以確保在適宜的濕度下完成碾壓作業(yè)。采用12t以上的振動(dòng)式壓路機(jī)，在整個(gè)路基寬度范圍內(nèi)碾壓，碾壓時(shí)要求前輪半個(gè)輪幅重疊，后車輪不得超過兩節(jié)的接合點(diǎn)。當(dāng)后輪完成整個(gè)路面寬度時(shí)，車輪的壓實(shí)應(yīng)符合規(guī)范規(guī)定。壓路機(jī)的碾壓速度，要求前兩遍為1.5～1.7km/h，后兩遍為2.0～2.5km/h。

4 土工合成材料鋪設(shè)

4.1 用途

軟基路基基底與路床之間，鋪上一定量的高強(qiáng)土，可以有效地增強(qiáng)過渡段的連貫性和完整性，進(jìn)而減小路基側(cè)向變形，防止出現(xiàn)不均勻沉降。同時(shí)在臺(tái)背后方鋪蓋一定量的土工布，也能減少路基橫向和縱向的垂直變形。在施工中，通過在表面清表壓實(shí)后鋪一層高強(qiáng)鋼塑土工格柵，在上下路床底面鋪一層高強(qiáng)鋼塑土工格柵，以增強(qiáng)軟土地基的承載力，提升臺(tái)背路基的整體性，并改善軟基路基的差異變形。

4.2 鋪設(shè)準(zhǔn)備工作

鋪設(shè)土工格柵前，將上下路床底表面清理平整并壓實(shí)。鋪設(shè)土工格室的地表需要清理30～40cm深，對(duì)有起伏處用土石料填平，并按照設(shè)計(jì)要求夯實(shí)。將土工格柵緊貼地面，并使其充分展開，按規(guī)范要求全斷面鋪設(shè)，不能出現(xiàn)褶曲等問題。需要填充時(shí)，將填充物填入土工室內(nèi)，填充物應(yīng)高出土工室內(nèi)1～2cm。

為防止填筑過程中出現(xiàn)填筑不均、空洞等現(xiàn)象，采用小型的壓實(shí)機(jī)進(jìn)行壓實(shí)。在壓實(shí)完畢后，沿土工格柵頂部邊緣刮去多余的填充物，即可完成鋪筑。

4.3 鋪設(shè)要點(diǎn)

壓實(shí)后即可在上下路床底層表面，鋪設(shè)土工格柵。鋪裝過程中，應(yīng)確保拉伸均勻，并與下面的承載層緊密結(jié)合。按照橫向鋪設(shè)設(shè)計(jì)長度，對(duì)土工格柵進(jìn)行剪裁后，從臺(tái)階內(nèi)側(cè)向軟基路基邊坡處進(jìn)行鋪設(shè)。一次鋪設(shè)要足夠長，不能有縫接、搭接，也不能有扭曲、褶皺、重疊。階梯鋪設(shè)時(shí)，通過“U”型鋼筋釘，將階梯中的網(wǎng)格邊緣與下承托面連接起來。

人工拉緊土工格柵后，按照1.0m（縱向）×2.0m（橫向）間距，對(duì)土工格柵固定。鋪好后，將上部填充物按設(shè)計(jì)厚度進(jìn)行鋪砌。距離土工格柵層8cm以內(nèi)的路基填料，最大粒徑不能超過6cm。在現(xiàn)場施工過程中，如果發(fā)現(xiàn)土工格柵有損壞，一定要及時(shí)修復(fù)好。在完成所有施工工序后，對(duì)現(xiàn)場進(jìn)行清理，保證路面潔凈。

5 實(shí)例應(yīng)用分析

5.1 工程概況

5.1.1 基本情況

以某地區(qū)公路橋梁建設(shè)項(xiàng)目為例，針對(duì)該項(xiàng)目中的過渡段進(jìn)行路基加固施工。該施工段屬于典型軟土地基，整體施工條件較差。該公路工程設(shè)計(jì)車速為60km/h，結(jié)合本文上述論述提出的公路橋梁過渡段長度計(jì)算公式，確定該項(xiàng)目中過渡段的長度為46.8m。

5.1.2 地質(zhì)狀況

通過現(xiàn)場勘察，將該施工區(qū)域圖紙分為4個(gè)亞層，分別為②-1層、②-2層、②-3層、②-4層。

②-1層為褐黃、土黃色黏土、粉質(zhì)黏土，黏性較好，可塑狀。大多含中粗砂，少量含粒徑2mm石英質(zhì)砂礫，砂礫多呈次圓狀。除附近山丘附近外，在沖積層上部普遍發(fā)育，揭露厚度為0.8～8.5m，平均層厚2.19m。

②-2層為淺黃、土黃色粉細(xì)砂，局部含有少量中細(xì)砂、粉土、含淤質(zhì)粉細(xì)砂、黏土等。本層分布少，揭露厚度為2.2m。

②-3層為灰、灰黑色淤泥質(zhì)土、淤泥，局部含少量淤質(zhì)粉細(xì)砂，局部含有少量貝殼，黏性好。除山丘附近外，在沖積層范圍普遍發(fā)育，鉆孔揭露厚度為0.9m～13.05m，多為5～13m，部分2～4m，平均層厚6.66m。

②-4層為淺黃色粉細(xì)砂和淺灰色粉細(xì)砂，局部含有少量中細(xì)砂、粉土、黏土等。本層分布少，揭露層厚2.0m。

5.2 壓實(shí)度檢測

明確該工程施工基本概況信息后，為驗(yàn)證上述提出的加固施工技術(shù)是否可行，在路基上選取5個(gè)測點(diǎn)，依次編號(hào)為I～V，對(duì)各個(gè)測點(diǎn)的壓實(shí)度進(jìn)行測定。

路基壓實(shí)度是用來評(píng)估路基土的密實(shí)程度的指標(biāo)。常見的計(jì)算公式是材料壓實(shí)后的干密度和標(biāo)準(zhǔn)最大干密度來表示，其計(jì)算公式為：

（2）

公式（2）中：Z表示路基壓實(shí)度；ρm表示材料壓實(shí)后的干密度；ρmax表示標(biāo)準(zhǔn)最大干密度。

通過公式（2）計(jì)算得到Z。若測定結(jié)果Z符合預(yù)期要求，則證明施工技術(shù)可行。

5.3 應(yīng)用結(jié)果分析

根據(jù)上述論述，進(jìn)行現(xiàn)場測試后，將壓實(shí)度測定結(jié)果記錄，并繪制成圖。施工后路基上各測點(diǎn)壓實(shí)度如圖2所示。

從圖2中兩條曲線可以看出，采用上述加固施工技術(shù)后，各個(gè)測點(diǎn)的壓實(shí)度均在標(biāo)準(zhǔn)要求壓實(shí)度以上，符合國家標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范要求。因此可以證明，采用的加固施工技術(shù)具有實(shí)際可行性，可以有效促進(jìn)路基壓實(shí)度提高，達(dá)到路基加固的預(yù)期效果。

6 結(jié)束語

本文開展公路橋梁過渡段軟基路基加固施工技術(shù)的設(shè)計(jì)研究，并通過實(shí)例，驗(yàn)證了采用軟基路基加固施工技術(shù)的可行性。采用軟基路基加固施工技術(shù)，不僅可以減少過渡段的不均勻沉降，還可以提高公路橋梁路基連續(xù)性和整體性，保障了施工的安全性和經(jīng)濟(jì)性。

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