軟土地區(qū)橋梁與道路連接處的路基處理方案

夏 楓,王吉文

（中國(guó)市政工程中南設(shè)計(jì)研究總院有限公司，湖北 武漢 430010）

軟土地區(qū)橋梁與道路連接處的路基處理方案

夏 楓,王吉文

（中國(guó)市政工程中南設(shè)計(jì)研究總院有限公司，湖北 武漢 430010）

橋梁與道路連接處路基施工一直是設(shè)計(jì)與施工難點(diǎn)，軟土環(huán)境使得這一問題更加顯著。分析了軟土對(duì)橋梁與道路連接區(qū)的影響，并研究了該區(qū)域內(nèi)軟土基礎(chǔ)的處置方法，根據(jù)軟土特征可選用常規(guī)和深層加固方法。最后討論了該連接區(qū)路基的施工技術(shù)與質(zhì)量管控要點(diǎn)，提升路基施工質(zhì)量。

軟土地區(qū)；橋梁；道路；連接區(qū)；路基；處理方案

0 引言

軟土基礎(chǔ)在我國(guó)非常普遍，為了滿足交通基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)要求，往往需要在軟土環(huán)境建設(shè)道路和橋梁結(jié)構(gòu)，而橋梁與道路的連接本來就是設(shè)計(jì)的難點(diǎn)，如果是在軟土環(huán)境下的橋梁與道路連接，其設(shè)計(jì)與施工就變得更加復(fù)雜，如果處置不當(dāng)，很容易引起橋梁與道路的連接不順暢，引發(fā)交通安全風(fēng)險(xiǎn)問題，同時(shí)降低連接處道路的運(yùn)營(yíng)使用性能[1-2]。

論文首先分析了軟土環(huán)境下道路與橋梁連接區(qū)的主要問題，分析了相關(guān)病害及其危害，特別是路基方面；其次總結(jié)歸納了軟土環(huán)境下橋梁與道路連接區(qū)路基設(shè)計(jì)與施工存在的問題，對(duì)這些現(xiàn)有問題的分析和總結(jié)具有很好的借鑒性；最后提出路基處理方案，提高軟土基礎(chǔ)下橋梁與道路連接的順暢性和安全性，提高交通運(yùn)行穩(wěn)定性和安全性。

1 橋梁道路連接段軟土基礎(chǔ)的危害

軟土本身就是力學(xué)性能有很大缺陷的材料，是一種含水率很高的土質(zhì)材料，具有含水率高、強(qiáng)度低、承載性能差、容易變形等物理特性[3]。總結(jié)而言，作為路基基礎(chǔ)的軟土結(jié)構(gòu)，具有如下的力學(xué)性能：

（1）承載性能差。軟土材料本身具有很大的孔隙比，因此壓縮性很強(qiáng)，抗剪切的能力也很差，這使得在外界荷載的作用下，軟土之間不能進(jìn)行協(xié)同變形受力，出現(xiàn)大變形特點(diǎn)；而當(dāng)外界荷載很大時(shí)，則直接形成軟土的大變形破壞，造成局部大沉陷等病害形式。

（2）具有受力觸變和流動(dòng)性。由于軟土的壓縮性強(qiáng)，在荷載作用下會(huì)有很大的變形，而且這種變形是發(fā)散流動(dòng)的。這就使得在道路施工中，施工荷載作用下的軟土路基會(huì)形成大面積的坍塌風(fēng)險(xiǎn)，嚴(yán)重影響施工的進(jìn)程。

（3）軟土基礎(chǔ)的整體性差，容易受到?jīng)_刷作用導(dǎo)致表面路基層破壞，路基表層的破壞會(huì)進(jìn)一步影響到路基的整體穩(wěn)定性。

橋梁與道路的連接區(qū)域，由于橋梁剛度大，基礎(chǔ)沉降變形小，而道路路基在長(zhǎng)期車輛荷載作用下總有沉降變形，特別是軟土路基。因此很容易在過渡段區(qū)域產(chǎn)生路基沉降問題，一旦沉降就會(huì)使路基和橋梁發(fā)生分離，產(chǎn)生裂縫；而當(dāng)路基與橋梁連接不在一個(gè)高程時(shí)，會(huì)導(dǎo)致行車不平穩(wěn)，出現(xiàn)跳車和沖擊現(xiàn)象，一方面對(duì)行車舒適性和安全造成影響，另一方面加劇道路段路基和路面的病害，產(chǎn)生更嚴(yán)重的后果。

2 橋梁與道路連接段軟土路基處置措施

橋梁與道路連接段有很多設(shè)計(jì)措施保證兩者之間銜接的合理性，包括搭板的設(shè)計(jì)、伸縮裝置、填料質(zhì)量等，但這些都是建立在良好的路基基礎(chǔ)施工前提下。處于軟土基礎(chǔ)下的連接區(qū)，需要在明確橋梁與道路連接區(qū)重要性的基礎(chǔ)上，對(duì)軟土基礎(chǔ)進(jìn)行處理，并以此作為基礎(chǔ)施工路基結(jié)構(gòu)與路面結(jié)構(gòu)，保證道路路面與橋梁路面的良好過渡與銜接。

由于連接區(qū)所處位置既有橋梁結(jié)構(gòu)又有道路結(jié)構(gòu)，橋梁結(jié)構(gòu)一般采用樁基礎(chǔ)，一般的軟土基礎(chǔ)并不對(duì)橋梁樁基礎(chǔ)產(chǎn)生較大影響，但道路結(jié)構(gòu)受軟土基礎(chǔ)影響很大，因此重點(diǎn)應(yīng)該是對(duì)道路路基的軟土基礎(chǔ)進(jìn)行處置和加固。

道路軟土路基的施工處置需要根據(jù)軟土基礎(chǔ)分布范圍、特點(diǎn)和程度，針對(duì)性地選擇采用加固措施，一般有軟基淺層加固和深層加固兩種類型。不同加固方法，其處置方法和注意事項(xiàng)也有所不同。

2.1 常規(guī)處置方法

常規(guī)軟基處置方法主要針對(duì)軟土分布范圍不大和軟弱程度不高的情況，可以采用墊層施工、排水固結(jié)和鋪灑添加劑等方式，這些處置方式的基本原理和技術(shù)要點(diǎn)如下所述：

（1）墊層施工方法。采用密實(shí)度和承載能力很好的墊層，替換掉原有的軟土層，提高路基的承載能力。墊層施工一般適用于表層軟土性質(zhì)差的情況，施工中主要是在軟土地基上鋪設(shè)0.5～1.2 m厚的墊砂層，一方面使得軟土進(jìn)行固結(jié)排水，另一方面通過墊層加固軟土層。施工中需要注意墊層上的機(jī)械通行問題，在未完全固結(jié)沉降的情況下，需要控制施工機(jī)械與地面的接觸和偏心作用，同時(shí)墊層的厚度直接與經(jīng)濟(jì)性相關(guān)，因此需要進(jìn)行周全考慮。

（2）排水固結(jié)法。排水固結(jié)就是通過各種手段（例如直接表層排水、堆載固結(jié)排水等）等，使得軟土受荷其含水率會(huì)滲透出去，達(dá)到固結(jié)沉降的目的。由于含水率降低，軟土的抗剪性能會(huì)得到很大的改善，同時(shí)密實(shí)軟土。表層排水施工需要在地表開挖溝槽排除地表水，并且回填透水性能好的沙石或者礫石。施工中需要注意溝槽的構(gòu)造，防止地表水和滲透水進(jìn)入填土區(qū)域，同時(shí)溝槽的施工應(yīng)該防止四周開挖。排水固結(jié)則一般通過表層加載方式，并采用排水樁排除軟土中的水，荷載加載過程需要緩慢，使得排水固結(jié)穩(wěn)定，如圖1所示。

圖1 墊層法和排水固結(jié)法處置軟土路基

（3）鋪灑添加劑法。這是一種化學(xué)處置方法，通過添加劑與軟土層的化學(xué)反應(yīng)，使得軟土的表觀密度得到改善，并提高軟土層的抗壓縮性能和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，從而達(dá)到改善軟土承載性能的目的。一般情況下可以鋪灑如水泥、石灰等添加劑類型，注意到添加劑的鋪灑需要保證均勻，且與軟土混合均勻，才能達(dá)到加固的效果。

這些淺層加固方法一般是間接地提高軟土層的承載性能，而且需要幾個(gè)方法同時(shí)配合使用才能達(dá)到加固的目的，例如墊層施工和表層排水共同使用，表層排水與鋪灑添加劑方法使用等。這些淺層加固方法主要面對(duì)軟土區(qū)域不大、問題不嚴(yán)重的路基路段。

2.2 深層加固方法

深層加固主要針對(duì)軟土分布范圍大且較為嚴(yán)重的，且采用常規(guī)處置方法不能達(dá)到效果的軟土路基基礎(chǔ)。通過深層加固使得整個(gè)軟弱基礎(chǔ)形成整體，提高其承載性能，常用的加固方法包括強(qiáng)夯法、灌漿加固法和化學(xué)加固法，各種方法的技術(shù)要點(diǎn)分析如下：

（1）強(qiáng)夯法是利用機(jī)械通過外力改變軟土層的物理特性，可以減少軟弱土層的含水率、孔隙率等，提高其密實(shí)度和路面承載力，降低軟土的受荷變形以及流變觸變性等問題。然而對(duì)于具有軟弱夾層的路基，這種加固手段效果不大，因?yàn)楹粨裟芰繜o法有效地傳遞到下部土層。

（2）灌漿加固法則是通過利用外界設(shè)備將液體材料灌入待加固的土層中，從而改變土層的材料構(gòu)成，提高其物理特性和力學(xué)特性，使得軟弱土層能夠與新灌注的材料形成整體，提高整體的承載能力和堅(jiān)固性，例如水泥攪拌樁、粉噴樁等。

（3）化學(xué)加固法是通過加入化學(xué)材料，使得軟土材料與新加入的化學(xué)材料形成化學(xué)反應(yīng)，從而改變軟土的物理構(gòu)造和化學(xué)構(gòu)造，達(dá)到提高土層物理與力學(xué)性能的目的。例如，采用硅酸鈉的膠凝特性，將其注入軟土層降低濕陷的產(chǎn)生，這種加固手段俗稱“水玻璃化學(xué)加固方法”，整個(gè)施工過程非常簡(jiǎn)便，效果也很好，但是成本相對(duì)較高，需要綜合考慮。

3 連接區(qū)軟土路基施工技術(shù)與質(zhì)量控制

在解決了路基的軟土基礎(chǔ)問題，則需要對(duì)路基的施工進(jìn)行質(zhì)量控制，確保填筑壓實(shí)滿足設(shè)計(jì)要求，實(shí)現(xiàn)與橋梁的連接過渡。連接區(qū)路基的施工需要從填筑材料、壓實(shí)質(zhì)量和組織管理三個(gè)方面進(jìn)行嚴(yán)格控制。3.1填筑材料的選用

處于軟土基礎(chǔ)環(huán)境下的橋梁與道路連接區(qū)路基，其施工質(zhì)量尤為關(guān)鍵，因此需要采用壓實(shí)性能滿足要求的填筑材料，不能采用本身物理性能和力學(xué)性能不好的材料，例如素填土、軟土、淤泥等，需要選擇灰土、碎石土、黏土等，最重要的是相關(guān)填筑材料能夠達(dá)到設(shè)計(jì)要求的壓實(shí)度。需要注意到的是，填筑材料的選用還要考慮到就地取材問題，由于填筑材料要求很多，如果需要從其他地方運(yùn)輸路基填筑材料則非常不經(jīng)濟(jì)，因此需要兼顧。

3.2 壓實(shí)質(zhì)量的控制

路基的壓實(shí)度直接影響了路基的工作性能如沉降、安全等，為了保證壓實(shí)質(zhì)量，要達(dá)到常規(guī)路基的施工要求，如分層攤鋪、碾壓、振動(dòng)等，使得每層的壓實(shí)質(zhì)量都能夠滿足要求。填筑壓實(shí)施工中主要依靠機(jī)械設(shè)備進(jìn)行，為了確定最佳的壓實(shí)設(shè)備，確定設(shè)備最佳組合方式、碾壓速度以及次數(shù)，明確碾壓過程的工序和攤鋪適宜厚度，估算材料含水率等參數(shù)，使得攤鋪壓實(shí)后的各層填土或者填石能夠滿足施工質(zhì)量要求，需要采用專門的試驗(yàn)段進(jìn)行試驗(yàn)，以指導(dǎo)實(shí)際的施工。填筑試驗(yàn)段也是提高后續(xù)施工工效的重要手段，通過對(duì)試驗(yàn)段的施工經(jīng)驗(yàn)分析，可以更好地服務(wù)于后續(xù)重復(fù)的軟土路基施工。

3.3 施工組織管理

路基的施工很大程度受到人為因素的影響，例如機(jī)械操作不當(dāng)、質(zhì)量管控不嚴(yán)、人員質(zhì)量不齊等，因此為了最大程度規(guī)避人為因素的影響，就需要加強(qiáng)施工組織管理，制定嚴(yán)格的執(zhí)行計(jì)劃和質(zhì)量檢查標(biāo)準(zhǔn)，將相關(guān)規(guī)章制度推行至每一個(gè)分組施工隊(duì)，真正從源頭解決路基施工問題，提供建設(shè)效率和質(zhì)量。

4 結(jié)語(yǔ)

橋梁與道路連接區(qū)一直是設(shè)計(jì)與施工的難點(diǎn)，起源于橋梁與道路的結(jié)構(gòu)剛度差異，使得這一連接轉(zhuǎn)化需要很好的過渡，而軟土環(huán)境使得這一連接區(qū)路基問題變得更加顯著。論文分析了軟土基礎(chǔ)對(duì)橋梁與道路連接處的危害，從軟土的材料特性和力學(xué)特性角度進(jìn)行了深入分析，并提出了這一連接區(qū)的軟土基礎(chǔ)處置方法，最后對(duì)連接區(qū)軟土路基的施工技術(shù)和質(zhì)量控制進(jìn)行了討論與分析，目的是確保其施工效率和質(zhì)量。

[1]唐博,楊錫江,稅歡.關(guān)于道路橋梁連接處的設(shè)計(jì)與施工探析[J].城市道橋與防洪,2016（1）:125-126.

[2]陳富強(qiáng).淺述道路橋梁過渡段軟基路基路面施工的質(zhì)量控制[J].江西建材,2015（8）:126.

[3]劉青云.淺談路橋過渡段軟基路基路面的施工[J].中小企業(yè)管理與科技,2010（5A）:170.

U416.1

B

1009-7716（2017）09-0045-03

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2017.09.013

2017-04-17

夏楓（1980-），女，湖北武漢人，工程師，從事市政路橋設(shè)計(jì)工作。