某橋下空間利用道路橋頭路基路段軟基處理設(shè)計分析

謝之逸

摘 要：工程背景基于浙江某沿海地區(qū)凈空受限橋頭路基路段的軟基處理，通過理論計算分析得到合適的設(shè)計方案。通過工程現(xiàn)場進(jìn)行復(fù)合地基靜載試驗、沉降觀測，驗證了設(shè)計的合理性。

關(guān)鍵詞：軟基處理;高壓旋噴樁;設(shè)計分析

中圖分類號：U418.5 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

0 引言

隨著社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城區(qū)公路高架橋梁的規(guī)模越來越大。為節(jié)約土地，通?？紤]在高架橋下設(shè)置地面道路來滿足地方道路交通的需求。但在軟土地區(qū)，若橋頭路段軟土地基處理不當(dāng)，會造成路面裂縫，橋頭跳車等病害。因此，在項目設(shè)計中應(yīng)制定合理的軟基處理設(shè)計方案，保證路基質(zhì)量。

1 工程概況

工程位于浙江某沿海地區(qū)。上部高架橋為高速公路，雙向六車道設(shè)計，設(shè)計時速為100 km/h。橋下空間利用道路等級為二級公路兼顧城市道路功能，雙向四車道設(shè)計，設(shè)計時速為60 km/h。路基寬度34 m，橫斷面組成形式為：0.5 m土路肩+3.0 m硬路肩（含路緣帶）+7 m機(jī)動車道+0.5 m路緣帶+12 m中間帶+0.5 m路緣）+7 m機(jī)動車道+3 m硬路肩（含路緣帶）+0.75 m土路肩（如圖1所示）。

根據(jù)該項目的巖土工程地質(zhì)勘察報告，土層主要物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)如表1所示。

2 橋頭路基軟基處理設(shè)計

橋頭處填土高度為2.5 m，路段存在工程性能不良的深厚淤泥軟土。天然地基承載力無法滿足道路使用的要求，需要在填筑前對地基進(jìn)行處理。由于上部高架已經(jīng)施工完成，凈空高度受到蓋梁影響，最小凈空值為5.2 m。進(jìn)行地基處理的機(jī)械設(shè)備需要考慮凈空受限的影響。

綜合以上兩點主要因素，地基處理擬選擇高壓旋噴樁的方式進(jìn)行軟基處理。

2.1 高壓旋噴樁單樁承載力以及復(fù)合地基承載力計算

本工程高壓旋噴樁設(shè)計樁長15 m，樁徑0.6 m，樁間距1.3 m。高壓旋噴樁在平面上以正三角形布置。樁體每延米水泥用量不小于220 kg，水泥采用P.O.42.5普通硅酸鹽水泥，水灰比宜為1.0～1.2。

根據(jù)《公路軟土地基路堤設(shè)計規(guī)范》，高壓旋噴樁的單樁豎向承載力按式（1）、（2）計算，并取其中較小值。

式中：Up—樁的周長（m），計算得1.884;qsi—樁周第i層土的側(cè)摩阻力特征值（kPa），分別取10，9;li—樁長范圍內(nèi)第i層土的厚度（m），分別取1，14;η—樁身強(qiáng)度折減系數(shù)，漿噴樁可取0.33;fcu—與樁身水泥土配比相同的室內(nèi)加固土試塊在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下90d齡期的立方體抗壓強(qiáng)度平均值（kPa），取3 500 kPa。

經(jīng)式（1）和（2）計算，高壓旋噴樁的單樁豎向承載力分別為261.3 kN、326 kN。取小值后為261.3 kN。

根據(jù)《公路軟土地基路堤設(shè)計規(guī)范》，復(fù)合地基承載力特征值按式（3）計算：

式中：fspk—復(fù)合地基承載力特征值（kPa）;fsk—樁間土承載力特征值（kPa），可取天然地基承載力特征值45; Ap—高壓旋噴樁的截面面積（m2），取0.282 6;m—復(fù)合地基置換率，取0.193 2;β—樁間土承載力折減系數(shù)，取0.5。

將高壓旋噴樁的單樁豎向承載力代入（3）中，計算得復(fù)合地基承載力為277 kPa，滿足上部荷載需提供不小于180 kPa的要求。

2.2 橋頭路基沉降計算

軟土地基沉降計算對主固結(jié)沉降采用分層總和法，壓縮試驗資料采用e-p曲線，總沉降采用沉降系數(shù)法計算，地面平均固結(jié)度采用太沙基固結(jié)理論計算。沉降計算的壓縮層厚度按計算層底面的附加應(yīng)力與有效自重應(yīng)力之比不大于0.15控制。經(jīng)計算得預(yù)壓期內(nèi)沉降值為54 cm，工后沉降值為12 cm，總沉降值為66 cm。此結(jié)果滿足《公路軟土地基路堤設(shè)計規(guī)范》中當(dāng)設(shè)計時速為60 km/h，橋梁與路基相鄰路段工后沉降控制標(biāo)準(zhǔn)小于等于20 cm的要求。

3 高壓旋噴樁施工注意事項

高壓旋噴樁可采用單管法或雙管法施工，高壓水泥漿壓力應(yīng)大于20 MPa，流量應(yīng)大于30 L/min，氣流壓力宜大于0.7 MPa，提升速度宜為0.1 m/min～0.2 m/min。高壓旋噴樁應(yīng)采用跳打法，嚴(yán)禁立即打設(shè)相鄰樁。高壓旋噴樁樁身強(qiáng)度需達(dá)到28天齡期強(qiáng)度后方可進(jìn)行路基填筑施工。遇到結(jié)構(gòu)物時，應(yīng)采取必要措施，避免擠土對結(jié)構(gòu)物的擠壓。當(dāng)臨近橋梁結(jié)構(gòu)物時，應(yīng)先對路基進(jìn)行地基處理和堆載預(yù)壓，后在路基沉降穩(wěn)定的前提下才可進(jìn)行橋梁結(jié)構(gòu)物的樁基施工。

4 工程效果

根據(jù)復(fù)合地基承載力靜載荷試驗結(jié)果，平均復(fù)合地基承載力特征值291 kPa，滿足設(shè)計不小于180 kPa的要求，有利于工程安全。沉降板沉降觀測顯示，在路基填筑完成后第7個月和第8個月的月沉降量分別為2.5 mm和2.3 mm，沉降趨于收斂和穩(wěn)定。

5 結(jié)語

上下共建道路是今后公路工程建設(shè)的趨勢，具有節(jié)約土地和造價的好處。高壓旋噴樁具有設(shè)備工作要求高度低、成樁質(zhì)量好、施工簡便的特點。目前道路已通車1年，高壓旋噴樁處理的軟基路段路面狀況良好。高壓旋噴樁的軟基處理方法可為今后凈空受限的地基處理提供解決方法。

參考文獻(xiàn)：

[1]JGJ 79-2012，建筑地基處理技術(shù)規(guī)范[S].

[2]DB 33/T 904-2013，公路軟土地基路堤設(shè)計規(guī)范[S]

[3]賀銘龍.高壓旋噴樁在高速公路路基施工中的應(yīng)用[J].交通世界，2020（29）：76-77.

[4]石建磊，張杰，唐世杰.高壓旋噴樁在軟基加固中若干問題探討[J].探礦工程（巖土鉆掘工程），2009，36（01）：52-54.