軟土地基上路橋過渡段差異沉降處治技術研究

陳翠月 張志中

摘要：伴隨公路建設規(guī)模的持續(xù)擴大，公路運行過程中往往會發(fā)生逐步病害，其中路橋過渡段差異沉降問題愈加凸顯。不僅會對行車舒適性造成極大影響，甚至會嚴重危害行車安全。我國地域遼闊，軟土分布極為廣泛，軟土具有含水量高、孔隙比大、滲透系數(shù)小等特性，在軟土地區(qū)修建路橋工程極易出現(xiàn)“橋頭跳車”現(xiàn)象。為此，必須做好軟土地基過渡段差異沉降處治，提高處治技術水平。

關鍵詞：軟土地基;過渡段;差異沉降;處治措施

在地基軟弱引發(fā)的路堤不均勻沉降中，DGR技術作為一種新材料新技術可有效解決各類病害，通過深層注漿提升路基復合沉載力，并構成路堤下隔層，從而達到路基不均勻沉降有效控制的目的，以此實現(xiàn)處治路橋差異沉降的作用。在公路養(yǎng)護處治中，DGR技術可用于軟基路橋過渡段差異沉降控制施工。

一、差異沉降的危害

1.安全性。當路橋過渡段產生差異沉降，過渡段極易出現(xiàn)沉降臺階。當有車輛經過時，很容易因碰撞臺階而出現(xiàn)騰空現(xiàn)象，在車輛向地面落下時，則會造成轉向不穩(wěn)等問題，或產生橫向失穩(wěn)，甚至側翻。此外，于橋梁公路來講，“橋頭跳車”現(xiàn)象的產生極易產生很強的附加沖擊力，從而損壞橋臺、搭板等，并嚴重磨損輪胎及車輛機件，影響車輛正常使用，增加事故發(fā)生率。

2.舒適性。路橋過渡段沖擊、顛簸均會影響乘車人員的舒適感。如杜志剛等人，將S03線為研究試驗對象，以沈陽金杯客車為試驗用車，車內共4人做舒適性研究，經試驗發(fā)現(xiàn)，橋頭跳車段，無論是駕駛人員還是乘坐人，均出現(xiàn)了心率上升的現(xiàn)象，顛簸感很強。此外，于周圍居民而言，橋頭跳車還會造成一定噪聲影響。

3.經濟性。為確保道路通行正常，需及時維修養(yǎng)護此類病害，但是養(yǎng)護過程中，往往會消耗大量人力、物力及財力。同時，在過渡段行車時，車輛無論加速或減速均會加大油耗，并導致汽車尾氣排放量增加，于環(huán)境而言極為不利。據(jù)相關研究表明，當車輛有一次跳車點經過時，油耗平均會增加60ml。為研究橋頭跳車引起油耗的多少，章小軍等人就國內幾條高速公路進行了油耗量增加地統(tǒng)計，如表1所示。由此可見，橋頭跳車將產生極大油耗損失，這樣將會大大增加運營成本，且與“環(huán)保、節(jié)能”的基本國策不符。

二、工程概況

某路橋工程通車運營多年，據(jù)現(xiàn)場勘查可知，路面產生了不同程度的病害問題，主要病害為車轍、松散、裂縫等。在各類病害中，裂縫病害最多，經原因分析引發(fā)各類病害的最根本原因在于差異沉降。據(jù)調查發(fā)現(xiàn)，伸縮縫處、路橋銜接處、搭板和路堤銜接處這三個部位為最大差異沉降處，且搭板和路堤銜接處最為嚴重，則地基土和路堤工后沉降為橋臺差異沉降的直接原因。經計算，本路段平均差異沉降值在2.82cm，相對較大，存有一定行車安全隱患。為了解決過渡段差異沉降問題，必須采取切實可行的措施。經多方商議，決定采用DGR工藝處治，即深層注漿加固抬升技術，近年來，在路橋工程橋頭跳車治理中應用較多，一般可采用分幅養(yǎng)護，無需深填深挖，基本不會影響道路通行情況，且施工周期短，由養(yǎng)護角度來講，此方式施工效果最好。

三、DGR工藝原理

注漿加固技術是指利用一系列施工工藝，即填充、滲透、壓密等促使?jié){液發(fā)生化學物理反應變化，從而形成漿脈。此工藝的灌漿系統(tǒng)能夠向軟土層內灌入配制完成后的漿液，漿液將會迅速填充滿土體，并初凝，在灌漿壓力作用下，土體裂縫先被填滿后又開裂，漿液順著裂面持續(xù)灌入且迅速初凝，同時還會堵住漿液管道，出現(xiàn)劈裂面，因漿液還在不斷灌入，受初凝漿液擠壓，劈裂面將不斷變化，并達到改良受漿軟土的土性。相比其他處治工藝，DGR技術可隨時控制漿液的凝固時間，且不會浪費漿液，能夠提高土體的承載力。

四、DGR技術材料選擇及配合比設計

硅酸鹽水泥是DGR技術水泥的選擇，早強劑、速凝劑等則為化學漿的主要附加劑。DGR技術的漿液配合比設計為水泥：化學漿：水=1：0.2～0.35：0.75。且在0.1～0.5MPa之間控制注漿壓力，其化學漿技術要求如表2所示。

五、軟土地基上路橋過渡段差異沉降處治技術要點

1.放樣

在施工前，需做好放樣工作，確定灌漿孔位，標記好每一個孔位。當土體具有較大空隙時，則在地下漿液的擴散半徑也會隨之增加，經施工計算可知，本工程可在1.5～2.5m之間控制漿液擴散半徑范圍，為此，應綜合考慮施工現(xiàn)場的軟弱土質情況，做好各施工設備的調整，保證注漿壓力滿足施工要求。并在2～4m之間控制灌漿孔距和排距。在注漿孔布設時，需嚴格按照具體車道寬度，先對注漿孔的數(shù)量、間距等參數(shù)進行適當調整，保證所需施工處治段施工效果。此外，還需在施工前，做好地下管線排查工作，避免因施工損壞地下管線。

2.造孔

嚴格遵循施工要求進行孔位、孔數(shù)的確定，一般需在20cm以內控制孔位偏差，此外，在1.5%以內控制垂直度偏差。根據(jù)施工現(xiàn)場具體情況，可采用專用鉆機在路基填土層進行造孔，并做垂直度控制。待鉆桿裝設好了以后，保證鉆頭與孔位對準，開啟鉆機向預定深度進行鉆進，待達到設計要求后即可停機。

3.安裝注漿器及灌漿管

待完成上迷施工之后，為防止出現(xiàn)塌孔現(xiàn)象，需及時將混合注漿器與灌漿管安裝到位，相比3mm無縫鋼管，可在其上控制灌漿管管壁厚度，從而保證其完整性。按照振動加壓的方法向設計高度放入混合注漿器與灌漿管，但應與設計樁底保持一定距離，可控制在0.5～1.5m之間，保證土體能夠全面充分裹附住注漿管。

4.清孔

待上述設備安裝到位以后，可通過清水對注漿管進行清洗，保證灌漿孔通暢。為確保注漿管和注漿泵之間連接正常，必須做好各接口安裝檢查工作，防止出現(xiàn)安裝不當問題。

5.制漿

根據(jù)設計要求，以0.75為水泥漿液的水灰比，通過高速剪切專用制漿設備進行施工，要求嚴格按照配合比設計進行材料均勻攪拌，待水泥漿攪拌好以后，必須在凈水泥漿初凝前使用完，避免出現(xiàn)材料離析情況。此外，需根據(jù)地質軟土的各項特性，結合設計要求，合理確定DGR化學漿，以3：1的比例配置水泥和DGR化學漿。且綜合考慮施工地點的軟土情況、施工溫度等因素，在具體施工中做好調整，確保處治效果良好。

6.灌漿

按照工程實際情況，本工程可在0.1～1.OMPa之間控制水泥漿液和化學漿液的壓力，并做好DGR漿液配合比的調整，隨后在1.5～2.5m控制漿液擴散半徑。根據(jù)軟土地基的深淺情況、差異沉降問題等進行各個灌漿階段的準確確定。要求按12～15根樁組成群樁的方式進行交叉灌漿，具體如圖1所示。

第一，初灌。在柱底與地面相距5～6m時，可開始初灌，灌注時間為3～5min，灌注量為0.4～0.6t/m，待完成交叉灌注后，即可進入下一階段復灌。

第二，復灌一。施工中，要控制好注入量，保證灌注量控制在0.5～0.6t/m，待距路面3～5m時，即可停止注漿，在整個施工過程中，要實時對路面抬升現(xiàn)象進行監(jiān)控，保證交叉灌注充分，且能夠連成一個整體，保證初始抬升量充足，并能夠對樁基產生反壓作用，從而加固軟土地基，提升地基承載力。

第三，復灌二。在相距地面2～4m時，同樣要做好灌漿量控制，可在0.2～0.4t/m之間加以控制。且做好路面抬升現(xiàn)象監(jiān)測，保證過渡段病害消除，降低沉降。

六、結束語

綜上所述，伴隨社會經濟的快速發(fā)展，人們對公路工程的施工質量提出了越來越高的要求，在路橋過渡段位置若出現(xiàn)較為嚴重的差異沉降，則會引發(fā)嚴重后果。為此，必須做好過渡段差異沉降處治工作，提高施工質量。

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