軟土地區(qū)高速公路橋頭段的設(shè)計(jì)與施工

芮科

【摘要】根據(jù)東部沿海地區(qū)高速公路實(shí)例，對(duì)特殊路基（橋頭段）的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了闡述，同時(shí)對(duì)于雙向粉噴樁施工工藝的施工方法進(jìn)行了詳細(xì)說明。對(duì)于今后的類似地區(qū)的高速公路軟土地基的處理與設(shè)計(jì)提供了很好的參考。

【關(guān)鍵詞】橋頭段；雙線粉噴樁粉噴樁；軟土

前言

軟土地基是我國東部、南部和東南部沿河沿海地區(qū)修建高速公路和城市道路工程中遇到的不可避免的問題。因河流湖泊海灘存在大量因沖積沉積等外力地質(zhì)作用而形成的松軟堆積物。這種軟土地基已成為影響路基工程質(zhì)量工期和造價(jià)的關(guān)鍵因素之一，在這些地區(qū)的公路修筑中，如果對(duì)軟土地基不加處理或處理不當(dāng)，容易造成地基失穩(wěn)，路面出現(xiàn)沉降過大或者不均勻沉降等問題嚴(yán)重時(shí)還可能導(dǎo)致滑坡和地基開裂等工程險(xiǎn)情。據(jù)了解不少道路就是由于這個(gè)問題未得到妥善解決而影響質(zhì)量，甚至造成了經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的不良影響。

1 項(xiàng)目概況

本項(xiàng)目位于東部沿海地區(qū)，本標(biāo)段所經(jīng)地區(qū)線路區(qū)地貌類型主要為海積平原，海積平原區(qū)地勢(shì)低洼，地面標(biāo)高一般在1.80～3.70m。場地大多為鹽場用地，部分為養(yǎng)殖魚塘，水深0.5～1m。

2 軟土地基概況

線路經(jīng)過區(qū)屬濱海沖積平原，場區(qū)原為鹽田或養(yǎng)殖場，后經(jīng)人工改造，地形較平坦。本次勘察表明，全線分布軟土。

本標(biāo)段軟土厚度一般大于15m，其層頂埋深1.60～3.80米（平均2.97米），層頂標(biāo)高-0.26～1.70米（平均0.55米），層厚12.50～14.70米（平均13.68米），其具有含水量高、孔隙比大、高壓縮性、力學(xué)強(qiáng)度低等特點(diǎn)，工程性質(zhì)極差，尤其在地震作用及振動(dòng)載荷的作用下，易產(chǎn)生側(cè)向滑移、不均勻沉降及蠕變等工程地質(zhì)危害，對(duì)路基及構(gòu)筑物的穩(wěn)定性影響較大。

3 特殊路基設(shè)計(jì)（橋頭段）

根據(jù)《公路軟土地基路堤設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范》（JTJ017-96），地基、路堤整體抗剪穩(wěn)定驗(yàn)算應(yīng)采用圓弧條分法，宜用總應(yīng)力法或有效固結(jié)應(yīng)力法，有條件時(shí)可用有效應(yīng)力法（準(zhǔn)畢肖普法）計(jì)算穩(wěn)定安全系數(shù)，其最小安全系數(shù)應(yīng)符合下表要求，否則就進(jìn)行處理。

穩(wěn)定安全系數(shù)要求值 表3-1

采用的計(jì)算方法 穩(wěn)定安全系數(shù) 備注

總應(yīng)力法 快剪指標(biāo) ≥1.10 當(dāng)需要考慮地震力時(shí)，穩(wěn)定安全系數(shù)值應(yīng)減少0.1。

十字板剪切強(qiáng)度 ≥1.10

有效固結(jié)應(yīng)力法 快剪和固結(jié)快剪指標(biāo) ≥1.10

十字板剪切強(qiáng)度 ≥1.10

準(zhǔn)畢肖普法 有效剪切指標(biāo) ≥1.10

3.1軟基處理設(shè)計(jì)

對(duì)于橋頭段（大橋橋頭兩側(cè)暫按80m范圍，中、小橋橋頭兩側(cè)暫按50m范圍，具體施工范圍詳見圖紙）采用雙向水泥攪拌樁處理，并配合等載預(yù)壓處理（等載預(yù)壓處理伸入拋石擠淤處理路段10m），以加速初期沉降，減少工后沉降。攪拌樁處理寬度為邊溝外緣，橋臺(tái)前處理至臺(tái)前錐坡外緣。攪拌樁頂面鋪設(shè)40cm碎石土墊層，并滿鋪兩層鋼塑土工格柵（層間距20cm），且伸入10m至非深層處理段（即拋石擠淤處理段）。

3.2材料要求

（1）鋼塑土工格柵：用于構(gòu)造物底部、復(fù)合地基處理與拋石擠淤處理路段之間的土工格柵的技術(shù)指標(biāo)要求見下表。

鋼塑土工格柵技術(shù)指標(biāo)表 表3-2

（2）石料：粒徑不宜大于15cm。

（3）水泥：水泥品種選用普通硅酸鹽水泥，水泥質(zhì)量符合國家標(biāo)準(zhǔn)，水泥強(qiáng)度等級(jí)為42.5，嚴(yán)禁使用過期、受潮、結(jié)塊、變性的劣質(zhì)水泥。

3.3雙向粉噴樁施工工藝

照施工圖設(shè)計(jì)文件及雙向攪拌粉噴樁平面布置圖進(jìn)行放樣，放出路基中心線、邊線及鉆孔灌注樁位置，用竹簽和白石灰將雙向攪拌粉噴樁樁位逐點(diǎn)放樣，放樣要使用鋼尺，樁位偏差不得大于5cm，在灌注樁兩側(cè)布設(shè)樁位時(shí)應(yīng)預(yù)留鉆孔樁施工的位置，預(yù)留凈距不得小于50cm，樁位布置好，待監(jiān)理工程師驗(yàn)收合格后方可施工。

圖1 雙向粉噴樁施工工藝流程圖

施工工藝：

整平場地；

雙向攪拌機(jī)定位：雙向攪拌機(jī)移動(dòng)，將鉆頭對(duì)準(zhǔn)樁位；

下鉆：先啟動(dòng)內(nèi)鉆桿鉆頭（反向），后啟動(dòng)外鉆桿鉆頭（正向），然后啟動(dòng)加壓裝置，加壓裝置中的鏈條同時(shí)對(duì)內(nèi)外鉆桿加壓，使內(nèi)外鉆桿沿導(dǎo)向架向下，內(nèi)鉆頭先切土、入土，外鉆頭后入土、攪拌；

噴灰、攪拌：開啟噴粉裝置，在內(nèi)鉆頭（反向）入土后噴灰，其二層旋轉(zhuǎn)葉片作用為：下面一層是破土，上面一層為攪拌；外鉆頭（正向）入土后，其二層旋轉(zhuǎn)葉片作用為攪拌、壓灰；直到設(shè)計(jì)深度，停止噴灰；

提升、攪拌：在達(dá)到設(shè)計(jì)深度時(shí)，先將外鉆桿鉆頭換向（反向），后對(duì)內(nèi)鉆桿鉆頭換向（正向），同時(shí)對(duì)加壓裝置換向，鏈條將鉆頭提升至設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高，完成雙向粉噴樁施工。

4 結(jié)論

本文主要介紹了軟土地基修建高速公路的在橋頭段的設(shè)計(jì)方法，并且介紹了雙向粉噴樁的施工工藝。通過對(duì)粉噴樁施工工藝和工程實(shí)踐的了解，得到粉噴樁加固公路軟土地基可以顯著提高承載力，減少地基沉降量，施工設(shè)備簡單、造價(jià)低、環(huán)境影響小、噪音小、方便施工，特別是要求工期較短軟基加固處理，其優(yōu)越性尤為明顯。

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