市政道路下穿高速公路軟基處理方案比選

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正文：

0 前言

隨著高速公路的發(fā)展和城市化進(jìn)程的加快，市政道路與高速公路的交叉情況越來越多。

其中軟基處理方案是市政道路穿越高速公路的關(guān)建技術(shù)問題之一。在保證地基承載力、沉降滿足設(shè)計(jì)要求的前提下，還要確保軟基處理方案不會影響高速公路的正常運(yùn)營。

1 項(xiàng)目概況

某市政道路采用城市次干路的標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)速度為40km/h，雙向四車道，路基寬度30m。市政道路在樁號K1+408.53處經(jīng)過現(xiàn)狀高速公路（橋梁段）。經(jīng)項(xiàng)目前期研究及溝通，確定市政道路以路基形式下穿高速公路。

2 建設(shè)條件

2.1 地形地貌

項(xiàng)目區(qū)屬沖積平原區(qū)，地勢平坦，地面高程約1.0～3.6m，路線所經(jīng)過地區(qū)為居民區(qū)、魚塘、農(nóng)田、城市道路、河涌等。

2.2 地質(zhì)概況

根據(jù)勘探成果，場區(qū)主要揭露地層為第四系海陸交互相沖洪積、淤積，從上往下依次為：①雜填土（Qmc）：灰黃、灰褐色，稍濕～濕，稍壓實(shí)，主要由粉質(zhì)粘土、碎石、砂礫組成，厚度1.00～2.50m。

②淤泥質(zhì)細(xì)沙（Q4mc）：淺灰～深灰色，飽和，松散，級配差，含少量淤泥質(zhì)，厚度3.80～4.10m。

③淤泥（Q4mc）：灰黑色，飽和，流塑，含少量粉、細(xì)砂及腐殖質(zhì)，味臭，厚度1.90～17.30m。

④粉質(zhì)粘土（Q4al）：灰黃、灰紅色，濕，可塑，以粉、粘粒為主，局部含少量中砂，粘性較好，厚度1.00～13.20m。

2.3 高速公路現(xiàn)狀

高速公路雙向四車道，設(shè)計(jì)速度100km/h。在市政道路下穿段，高速公路為3孔17m空心板梁橋，橋梁法線與道路交角4.724度，新建道路與橋墩軸線平行，下穿長度為24.3m；上部結(jié)構(gòu)為75cm預(yù)應(yīng)力砼空心板梁；橋墩下部結(jié)構(gòu)采用樁柱+蓋梁結(jié)構(gòu)，蓋梁高130cm，寬140cm，橋墩直徑D120cm。樁基礎(chǔ)均為摩擦樁。

圖1 現(xiàn)狀高速公路橋

3 主要設(shè)計(jì)原則

①軟基處理的施工機(jī)械要求能在高度限制條件下進(jìn)行施工；

②施工過程中，軟基處理方案對橋梁的沉降和水平位移必須嚴(yán)格控制在允許范圍內(nèi)，以免對現(xiàn)有橋梁造成破壞；

③軟基處理后的路基沉降要小，避免路基沉降引起對橋梁樁基的負(fù)摩阻力。

4 軟基處理方案擬定

市政道路下穿高速公路段屬于低填路基，現(xiàn)狀地面標(biāo)高約2.1m，設(shè)計(jì)標(biāo)高為2.3m。高速橋梁梁底最低點(diǎn)標(biāo)高為6.9m。下穿段的軟土底層標(biāo)高為-12.9m，最大埋深為15m。

根據(jù)項(xiàng)目的特點(diǎn)以及現(xiàn)狀橋梁的變形允許值，擬定了以下三個(gè)軟基處理方案：1）高壓旋噴樁、2）樹根樁、3）換填輕質(zhì)土。

4.1 高壓旋噴樁

高壓旋噴樁以高壓旋轉(zhuǎn)的噴嘴將水泥漿噴入土層與土體混合，形成連續(xù)搭接的水泥加固體。高壓旋噴樁施工設(shè)備高度小，在凈空受限的情況，是常見的施工工法之一。

高壓旋噴樁復(fù)合地基采用矩形布置，樁間距1.5m，樁身直徑采用50cm，路面結(jié)構(gòu)底面以下0.6m作為樁頂標(biāo)高，設(shè)計(jì)樁底穿透淤泥層不小于1m。在樁頂設(shè)置60cm級配碎石墊層作為褥墊層，有利于發(fā)揮樁間土的作用。高壓旋噴樁復(fù)合地基設(shè)計(jì)單樁承載力120kN，復(fù)合地基承載力100kPa。

高壓旋噴樁方案的特點(diǎn)：①適用于低填路基，樁頂設(shè)置褥墊層后可直接鋪設(shè)路面結(jié)構(gòu)；②工藝成熟，施工速度最快，占地小；③高壓旋噴樁造價(jià)較高；④旋噴樁高壓水壓力達(dá)到20MPa，臨近橋墩時(shí)會對橋梁樁基有一定影響，但經(jīng)過計(jì)算機(jī)模擬，橋墩及樁基變形在允許范圍內(nèi)。

圖2 高壓旋噴樁方案設(shè)計(jì)圖

4.2 樹根樁

樹根樁是一種小直徑的鉆孔灌注樁，直徑一般在10～30cm。樹根樁通過鉆機(jī)成孔，再用注漿機(jī)灌注水泥漿形成素混凝土樁。

樹根樁復(fù)合地基按正三角形布置, 間距1.3m，樁徑為30cm，采用C30素混凝土樁。樹根樁樁在路面結(jié)構(gòu)底面以下0.6m作為樁頂標(biāo)高，樁底應(yīng)穿過軟土層，進(jìn)入粘土層1.5m以上。同樣在樁頂設(shè)置60cm的級配碎石作為褥墊層。樹根樁復(fù)合地基方案設(shè)計(jì)單樁承載力100kN，復(fù)合地基承載力100kPa。

樹根樁方案的特點(diǎn)：①樹根樁與剛性樁特征相似，復(fù)合地基工后沉降小；②樹根樁旋挖鉆成孔對周邊土地影響小，該工法對橋梁樁基影響較?。虎蹣涓鶚对诘吞盥范蔚能浕幚韺?shí)例少，施工技術(shù)難度較高；④樹根樁工程造價(jià)最高。

4.3 換填輕質(zhì)土

換填輕質(zhì)土方案是通過氣泡輕質(zhì)土置換原狀土體，達(dá)到新建道路與當(dāng)前地基荷載相同的目的。

設(shè)計(jì)氣泡輕質(zhì)土的施工濕重度取6kN/m3，28天無側(cè)限抗壓強(qiáng)度≥1.0MPa，最大穩(wěn)定吸水率≤10%。

根據(jù)本項(xiàng)目路堤填高、路面結(jié)構(gòu)重度及車輛荷載，計(jì)算得到氣泡輕質(zhì)土換填厚度為2m，即超挖至路面結(jié)構(gòu)底面以下2m，進(jìn)行氣泡輕質(zhì)土的澆筑。

換填輕質(zhì)土方案的特點(diǎn)：①換填輕質(zhì)土方案工后沉降較小；②換填過程中需要在橋梁樁基旁超挖過2m的基坑，在施工過程中容易引起橋梁樁基的水平位移；③換填輕質(zhì)土方案工程造價(jià)最經(jīng)濟(jì)。

5 軟基處理方案比選

結(jié)合項(xiàng)目的特點(diǎn)，從施工對現(xiàn)狀橋梁的影響、施工工藝、工期和工程造價(jià)等四個(gè)方面進(jìn)行方案對比，詳見下表：

表1 軟基處理方案對比表

考慮到高壓旋噴樁工藝成熟、工期最短，造價(jià)適中，對于現(xiàn)狀橋梁的影響在可控范圍內(nèi)，因此作為市政道路下穿高速公路軟基處理的推薦方案。

6 結(jié)語

根據(jù)現(xiàn)場施工實(shí)測數(shù)據(jù)，高速公路橋墩沉降及水平位移均在設(shè)計(jì)允許范圍內(nèi)，單樁及復(fù)合地基承載力滿足設(shè)計(jì)要求，表明高壓旋噴樁方案合理可行。

本文通過實(shí)際工程案例，對市政道路下穿高速公路的軟基處理方案進(jìn)行對比，并結(jié)合施工監(jiān)測的結(jié)合進(jìn)行分析總結(jié)，為今后工作中面臨類似情況的提供參考。