公路橋梁過渡段軟基路基施工技術(shù)分析

近年來，我國道路基礎(chǔ)工程建設(shè)取得令世界矚目的成果，但是因地基部分土質(zhì)不良導(dǎo)致的路橋過渡段橋頭跳車問題屢見不鮮，從公路運(yùn)行安全性角度分析，橋頭跳車問題不僅會(huì)影響行車舒適性以及安全性，一定程度上也反映出公路路基部分存在一定安全風(fēng)險(xiǎn)，不僅會(huì)對(duì)公路使用壽命造成嚴(yán)重影響，同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致安全事故發(fā)生的概率大幅提升，因此，針對(duì)軟土地基施工技術(shù)的研究具有重要意義。基于此，本文將以蘭永一級(jí)公路軟弱路基段施工項(xiàng)目為例，分析橋頭跳車原因，并探究利用CFG樁復(fù)合地基處理方法對(duì)軟基路基施工方案，詳述該技術(shù)應(yīng)用要點(diǎn)以及應(yīng)用中過渡段長度計(jì)算等環(huán)節(jié)方法，希望對(duì)相關(guān)工作人員提供參考意見。

軟土路基;CFG樁復(fù)合路基;施工技術(shù)

：U416.1

我國在實(shí)際發(fā)展過程中對(duì)路橋的基礎(chǔ)工程建設(shè)方面重視程度極高，并在相關(guān)方面建設(shè)上投入巨大人力、物力、資金支持。但是從實(shí)際發(fā)展情況來看，由于我國疆域遼闊，不同區(qū)域之間地質(zhì)條件之間的差異性較大，進(jìn)而導(dǎo)致部分路段路橋工程只能在地質(zhì)條件相對(duì)較差的軟土地基上進(jìn)行建設(shè)，進(jìn)而導(dǎo)致公路橋梁過渡段橋頭跳車等問題屢見不鮮，不僅影響路橋工程使用壽命，同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致安全事故發(fā)生的幾率大幅上升。由此，如何控制軟土地基變形，提升其穩(wěn)定性已經(jīng)成為當(dāng)前行業(yè)內(nèi)重點(diǎn)研究內(nèi)容。

通常情況下，建設(shè)行業(yè)內(nèi)將實(shí)際施工過程中需要進(jìn)行處理的軟粘土、沖填土等歸屬于軟土地基類別之中。此類土體的特征在于，存在于天然地基之上，但是在實(shí)際施工過程中無法滿足路橋工程設(shè)計(jì)對(duì)地基承載力以及變形幅度等指標(biāo)的要求，需要施工單位對(duì)其進(jìn)行加固處理。根據(jù)軟土層特性以及工程設(shè)計(jì)對(duì)地基條件的要求，并非所有軟圖層都需進(jìn)行加固處理，根據(jù)施工要求為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行劃分，需要處理的軟土層主要包含以下兩種：第一，相對(duì)軟弱土。此類型土體主要包含淤泥以及淤泥質(zhì)土，最為顯著的特征為有機(jī)質(zhì)以及天然含水量較高，且天然孔隙比在10以上，整體滲透性較差，難以滿足路橋工程施工桂東的承載力質(zhì)變以及變形指標(biāo);第二，動(dòng)力失穩(wěn)土。此類型土體主要包括可能在震動(dòng)以及車輛荷載等因素的影響下產(chǎn)生液化或沉陷的砂性土、震陷土等。

橋頭跳車現(xiàn)象是當(dāng)前公路運(yùn)行過程中比較常見通病之一，該現(xiàn)象的產(chǎn)生與軟土地基之間具有直接聯(lián)系，受軟土地基特性影響，路橋工程實(shí)際建成后柔性道路與鋼性橋臺(tái)之間的連接部分不可避免地產(chǎn)生沉降差，當(dāng)過渡段沉降達(dá)到一定程度時(shí)，路橋之間的搭板就會(huì)形成縱向斜披，進(jìn)而產(chǎn)生跳車現(xiàn)象。此外，受橋梁與路基、路面之間存在的材料、剛度等因素影響，公路實(shí)際運(yùn)行過程中產(chǎn)生的集中應(yīng)力會(huì)聚集在橋臺(tái)連接受力部分，在車輛荷載以及橋梁自重等情況的影響下，道路與橋梁兩部分均會(huì)產(chǎn)生沉降現(xiàn)象，而二者之間的沉降差存在明顯差異性，最終形成錯(cuò)臺(tái)，導(dǎo)致跳車現(xiàn)象出現(xiàn)，這也是導(dǎo)致相關(guān)現(xiàn)象出現(xiàn)的主要原因之一。該現(xiàn)象一旦出現(xiàn)，一方面會(huì)對(duì)車輛行駛舒適性造成直接影響，同時(shí)也會(huì)制約公路的通行能力，一定程度上制約道路工程的應(yīng)用價(jià)值，嚴(yán)重?fù)p害道路工程社會(huì)與經(jīng)濟(jì)雙重價(jià)值。由于路橋工程設(shè)計(jì)過程中已經(jīng)將地基壓縮變形導(dǎo)致的沉降現(xiàn)象考慮其中并做出相應(yīng)處理，因此，因臺(tái)后填土上修建路堤導(dǎo)致的沉降現(xiàn)象基本無法消除，至通過對(duì)地基進(jìn)行處理緩解沉降現(xiàn)象。現(xiàn)階段，各國對(duì)橋臺(tái)銜接處縱向坡度標(biāo)準(zhǔn)存在明顯差異性，但是實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)來看，通常情況下當(dāng)坡度大于3‰～6‰時(shí)就會(huì)出現(xiàn)橋頭跳車現(xiàn)象。

永蘭一級(jí)公路工程位于黃河沿岸，受當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)特點(diǎn)影響，全工程中需要進(jìn)行處理的軟土地基數(shù)量高達(dá)40多處。本文研究中選取K28+512路段為例說明CFG樁復(fù)合地基技術(shù)的應(yīng)用方法。

本路段工程沿黃河左岸進(jìn)行建設(shè)，地層巖性屬于沖洪積淤泥，整體厚度約在8～10m范圍內(nèi)，淤泥層下部為細(xì)砂層，整體厚度達(dá)到10～15m，遭遇地震等地質(zhì)災(zāi)害時(shí)會(huì)產(chǎn)生液化現(xiàn)象。施工區(qū)域內(nèi)存在魚塘、沼澤等，表層軟土呈現(xiàn)出鹽漬化現(xiàn)象。該路段屬于較為典型的軟土地基，整體施工條件較差?？紤]到本路段地質(zhì)條件難以滿足施工設(shè)計(jì)對(duì)道路承載力的要求，以此，施工團(tuán)隊(duì)在考慮經(jīng)濟(jì)性、施工周期、施工質(zhì)量的條件的基礎(chǔ)上，決定采用CFG樁復(fù)合地基處理技術(shù)對(duì)本路段軟土地基進(jìn)行處理。

3.1施工方案設(shè)計(jì)

CFG樁復(fù)合地基處理技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用過程中需要施工單位根據(jù)施工場地實(shí)際情況采用沉管法設(shè)置CFG樁體。本路段施工過程中，施工單位根據(jù)施工需求在橋臺(tái)連接段處設(shè)置相應(yīng)過渡段，根據(jù)相關(guān)計(jì)算公式得出本次施工孤獨(dú)段設(shè)計(jì)長度應(yīng)為46m，根據(jù)技術(shù)要求，將過渡段由橋頭一端引向另一端，并劃分為A、B、C三個(gè)加固區(qū)域。整體設(shè)計(jì)中A區(qū)長度設(shè)計(jì)為16m，B、C兩區(qū)長度設(shè)計(jì)均為15m，呈等邊三角形布置。施工單位通過調(diào)整有效樁長以及樁間距實(shí)現(xiàn)對(duì)本路段剛?cè)徇^渡處理。在將樁身強(qiáng)度調(diào)整為設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值時(shí)，施工單位開始進(jìn)行填筑褥墊層工序，在相應(yīng)施工區(qū)域頂部設(shè)置單層雙向土工格柵，并進(jìn)行臺(tái)背回填作業(yè)。通過設(shè)置CFG樁可以有效實(shí)現(xiàn)將工程中原有的剛度差異轉(zhuǎn)換為剛?cè)嵝跃徛^渡，將錯(cuò)層臺(tái)階型跳躍沉降形式轉(zhuǎn)換為較為緩和的線性過渡，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)緩解軟土地基沉降，提升地基穩(wěn)定性的目的。

3.2 CFG樁復(fù)合地基處理技術(shù)應(yīng)用要點(diǎn)

3.2.1施工建材要求要求

CFG樁復(fù)合地基處理技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用過程中對(duì)材料具有明確要求。樁體制作原料主要由隨時(shí)、石屑、粉煤灰以及水泥等材料按照一定比例混合而成。集料材料選擇應(yīng)采取以下標(biāo)準(zhǔn)：粗集料采用碎石作為原材料。針對(duì)不同的制作方法，原料粒徑也有相應(yīng)要求：采用泵送混合料方式時(shí)應(yīng)注意最大粒徑應(yīng)保持在19mm左右，而振動(dòng)沉管法則需要最大粒徑保持在63mm左右。為確保原料質(zhì)量，實(shí)際制作過程中應(yīng)采用石屑等填充粗集料之間的孔隙。水泥材料的選擇應(yīng)采用42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥。

隨時(shí)褥墊層以及土工格柵制作過程中也應(yīng)依據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。褥墊層設(shè)置過程中應(yīng)注意與CFG樁之間保持合理距離，以500mm為最佳，實(shí)際鋪設(shè)過程中可以采用靜力壓實(shí)法，整體夯實(shí)度應(yīng)保持在0.9以下。土工格柵設(shè)置過程中應(yīng)確保極限抗拉強(qiáng)度處于50kN/m以上。

3.2.2成樁試驗(yàn)要求

在對(duì)CFG樁成樁質(zhì)量進(jìn)行檢測過程中，應(yīng)選取3～4段代表性路段，依照樁體不同長度進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)。實(shí)際檢測工作應(yīng)在樁體成型28天以上后進(jìn)行，具體檢測內(nèi)容包括樁體抗壓強(qiáng)度、樁體低應(yīng)變動(dòng)力試驗(yàn)等，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)CFG成樁完整性進(jìn)行檢測。同時(shí)施工單位還需要針對(duì)不同樁長機(jī)型單樁以及單樁復(fù)合地基載荷試驗(yàn)，以明確樁體實(shí)際承載力是否滿足工程設(shè)計(jì)需求，并以此為基礎(chǔ)對(duì)設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行修正。

3.3過渡段長度計(jì)算方式

當(dāng)前階段，軟土地基沉降已經(jīng)成為影響路橋工程質(zhì)量的重要因素之一，該情況所引發(fā)的橋頭跳車不僅會(huì)影響行車安全性以及舒適性，該情況本身也會(huì)對(duì)路橋工程質(zhì)量造成嚴(yán)重影響。從永蘭一級(jí)公路工程K28+512路段施工CFG樁復(fù)合地基處理技術(shù)實(shí)際效果來看，施工完成后，軟土地基沉降率明顯下降，整體沉降量滿足規(guī)范允許標(biāo)準(zhǔn)，CFG樁復(fù)合地基加固效果明顯，且經(jīng)濟(jì)性較強(qiáng)，該技術(shù)值得推廣應(yīng)用。

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作者簡介：薛薇（1988—），女，漢族，甘肅蘭州人，工程師，本科，畢業(yè)于長安大學(xué)，土木工程專業(yè)，主要從事項(xiàng)目管理工作。