深厚軟土地區(qū)改河路段橋頭地基處理

徐升 湯彬彬 王俊峰

摘 要：以沿海深厚軟土地區(qū)某公路工程改河路段橋頭地基處理為例，結(jié)合施工過程中出現(xiàn)的狀況，詳細(xì)分析了改建河岸擋墻垮塌的原因，并給出了加固方案。該工程地基處理施工簡單，處治效果良好，對深厚軟土地區(qū)改河路段橋頭地基處理工程有一定的參考意義。

關(guān)鍵詞：橋頭跳車;軟基處理;改河路堤

中圖分類號：TU973文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1003-5168（2021）07-0069-03

Foundation Treatment of Bridgehead in River Changing Section of Deep Soft Soil Area

XU Sheng1 TANG Binbin2 WANG Junfeng3

（1.Taizhou Traffic Survey and Design Institute Co. Ltd.，Taizhou Zhejiang 318000;2.Ningbo Metallurgical Survey， Design and Research Co.， Ltd.，Ningbo Zhejiang 315000;3.Jiaxing Construction Engineering Quality Inspection Co.， Ltd.，

Jiaxing Zhejiang 314000）

Abstract： Taking the treatment of bridgehead foundation of a highway project in a deep soft soil area along the coast as an example， combined with the situation in the construction process， the causes for the collapse of the rebuilt riverbank retaining wall was analyzed in detail， and the reinforcement scheme was given. The foundation treatment of the project is simple and the treatment is successful， it has a certain reference significance for the bridgehead foundation treatment project in river changing section of deep soft soil area.

Keywords： bump at bridgehead jump;soft ground improvement;change river embankment

我國擁有1.8萬km的大陸海岸線。在沿海地區(qū)，軟土分布十分廣泛。這使得沿海地區(qū)的公路工程不可避免地建設(shè)在深厚的軟土地基上。當(dāng)工程建設(shè)遇到軟土地基時，若處理不到位，就會導(dǎo)致路面沉降、塌陷、橋頭跳車，小則影響交通運(yùn)行，大則危害生命安全[1]。針對橋頭跳車這一現(xiàn)象，目前常用的處理方案如下：①對軟土進(jìn)行排水固結(jié)、預(yù)壓處理，人為地縮短軟土的固結(jié)時間，減小工后沉降[2];②對軟土進(jìn)行地基加固，改善軟土的性能，提高軟基的壓縮模量和承載力，減小沉降量;③采用輕質(zhì)材料如泡沫混凝土代替碎石路基，以減輕路基自重，減小沉降量[3];④在道路與橋臺接觸處設(shè)置剛性搭接板，使道路與橋臺接觸處的沉降差平順過渡[4]。

1 工程概況

浙江省臺州市某一級公路項目，K3+800～K4+150路段侵占了原河道，影響該區(qū)域排水，需要進(jìn)行改河。此處改河經(jīng)一座3×13 m的中橋后，改至本項目路基邊坡外10 m，基本與主線平行。改河頂寬8 m，深2.8 m，改移河道采用漿砌片石護(hù)坡和大理石理拋。改河段路基填土高度在2.80～3.05 m，選取典型斷面K4+000進(jìn)行分析，該處為表部覆蓋：①1層粉質(zhì)黏土（硬殼層），軟～可塑狀，厚約1.5 m，中偏高壓縮性;②1層為厚約18.3 m的流塑狀淤泥，力學(xué)性質(zhì)差，為路基主要壓縮層;③3層黏土，厚約19.3 m，軟塑，力學(xué)性質(zhì)較差。運(yùn)用理正巖土軟件計算分析：①不做任何處理，滿足路堤穩(wěn)定性的最大填土高度約為2.4 m，小于改河段填土高度2.80～3.05 m，不滿足要求;②鋪兩層鋼絲格柵+等載預(yù)壓，滿足路堤穩(wěn)定性的最大填土高度約為3.0 m，滿足橋梁與路基相鄰路段的沉降要求的填土高度為0.8 m，小于改河段填土高度2.80～3.05 m，不滿足要求;③15 m水泥攪拌樁+兩層鋼絲格柵+等載預(yù)壓，滿足路堤穩(wěn)定性的最大填土高度約為6.5 m，滿足橋梁與路基相鄰路段的沉降要求的填土高度為3.2 m，大于改河段填土高度2.80～3.05 m。根據(jù)以上計算結(jié)果得出結(jié)論：15 m水泥攪拌樁+兩層鋼絲格柵+等載預(yù)壓處理能滿足本項目改河段橋頭軟土路基穩(wěn)定性和工后沉降的要求。將改河后的河道按取土坑考慮進(jìn)計算模型，經(jīng)計算，15 m水泥攪拌樁+兩層鋼絲格柵+等載預(yù)壓處理，橋頭工后沉降為0.093 m<0.1 m，整體穩(wěn)安全系數(shù)1.646>1.1，滿足《公路路基設(shè)計規(guī)范》（JTG D30—2015）[5]的要求。

水泥攪拌樁應(yīng)通過成樁試驗獲得合理的施工工藝參數(shù)，試樁數(shù)量不得少于5根。采用雙向攪拌工藝，雙向水泥攪拌樁采用同心雙軸鉆桿，在內(nèi)鉆桿上設(shè)置正向旋轉(zhuǎn)葉片并設(shè)置噴漿口，在外鉆桿上安裝反向旋轉(zhuǎn)葉片，通過外桿上葉片反向旋轉(zhuǎn)過程中的壓漿作用和正反向旋轉(zhuǎn)葉片同時雙向攪拌水泥土的作用，阻斷水泥漿上冒途徑，保證水泥漿在樁體中均勻分布和攪拌均勻，確保成樁質(zhì)量。水泥攪拌樁平面上按正三角形布置，樁徑為50 cm。攪拌樁采用濕噴法，水泥采用42.5級普通硅酸鹽水泥，水泥摻入比（水泥重量與被加固的軟土重量之比）為15%，水灰比介于0.45～0.55，并加入0.01的減水劑JU2。水泥攪拌樁立方體無側(cè)限抗壓強(qiáng)度不小于2.0 MPa，28 d標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下，無側(cè)限抗壓強(qiáng)度不小于1.2 MPa。采用三噴四攪（下鉆噴漿，上提噴漿，再次下鉆噴漿，上提空攪）雙向攪拌成樁工藝樁體，噴漿壓力不小于0.5 MPa;樁體應(yīng)盡量從靠近開挖臺階處開始打設(shè)。成樁28 d后，5 m單樁承載力特征值不應(yīng)小于55 kN，8 m以上單樁承載力特征值不應(yīng)小于75 kN，介于5～8 m線性內(nèi)插取值。

路基填筑須在水泥攪拌樁施工完養(yǎng)護(hù)1個月后進(jìn)行，樁頂50 cm厚的填筑材料應(yīng)采用粒徑小于5 cm、含泥量小于5%的清宕渣墊層。

鋼絲格柵施工次序為：樁頂先鋪設(shè)20 cm清宕渣墊層并壓實，然后鋪設(shè)第一層格柵，在第一層格柵上鋪設(shè)20 cm的清宕渣并壓實，再鋪設(shè)第二層鋼絲格柵，最后鋪設(shè)剩余的10 cm清宕渣。鋼絲格柵采用高強(qiáng)度鋼絲焊接成網(wǎng)后表面涂覆塑料而成，縱向抗拉強(qiáng)度≥100 kN/m，橫向抗拉強(qiáng)度≥100 kN/m，極限延伸率≤3%，焊點抗剪力≥1 600 N/結(jié)點，單根鋼絲直徑不小于2.5 mm。格柵應(yīng)鋪設(shè)至距錐坡面或邊坡坡面1.0 m處，其外端應(yīng)回折，回折長度不小于2.0 m。格柵幅邊搭接時，搭接寬度大于30 cm，并每隔20 cm進(jìn)行綁扎處理。鋪設(shè)格柵時，要加強(qiáng)保護(hù)，避免格柵破損，格柵鋪設(shè)時不允許有褶皺，應(yīng)用人工拉緊并固定。

本項目采用堆載預(yù)壓，以宕渣作為路基填料及堆載材料。考慮到路面材料與宕渣的容重差，設(shè)計等載預(yù)壓高度為路面厚度+12 cm。預(yù)壓期為初次填到堆載設(shè)計標(biāo)高后，至卸載開始時所持續(xù)的時間。采用水泥攪拌樁處理路段，預(yù)壓期不得小于8個月。堆載土方填筑過程中，應(yīng)嚴(yán)格按設(shè)計要求進(jìn)行逐層填筑壓實，并進(jìn)行沉降和穩(wěn)定性監(jiān)測。預(yù)壓期內(nèi)路基實測標(biāo)高小于堆載設(shè)計標(biāo)高25 cm以上時，應(yīng)及時補(bǔ)方并壓實，補(bǔ)方量計入路基沉降方。

堆載預(yù)壓期結(jié)束后，在路基路面施工過程中，發(fā)現(xiàn)局部已建好的漿砌片石河岸護(hù)坡垮塌，垮塌范圍長度約37 m，路基部分整體穩(wěn)定性較好。建設(shè)單位提出對已垮塌的漿砌片石河岸護(hù)坡重建。

2 擋墻垮塌原因分析

河岸護(hù)坡采用的是M7.5漿砌片石擋墻，基礎(chǔ)為80 cm厚的C20片石砼，地基采用長6 m、梢徑12 cm的松木樁處理，以提高地基承載力，具體情況見圖1。

經(jīng)現(xiàn)場調(diào)查得知，改河開挖過程中，施工單位將挖出的淤泥直接堆棄在岸邊，沒有及時運(yùn)走，并且施工單位又在路基邊坡坡腳與河岸護(hù)坡?lián)鯄χg堆土用作施工便道，堆土高度約2 m。根據(jù)《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》（JGJ 120—2012）[6]，基坑邊緣以外1～3倍基坑開挖深度范圍內(nèi)為基坑的影響范圍。從場地地質(zhì)情況可知，擋墻基本位于淤泥土層內(nèi)。根據(jù)經(jīng)驗，對于軟土地區(qū)，基坑開挖的影響范圍一般大于基坑開挖深度的3倍，也就是說，坑外3倍開挖深度范圍內(nèi)的堆載都會影響基坑的穩(wěn)定性。岸邊棄土和施工便道的堆土荷載再加上施工機(jī)械的動載直接導(dǎo)致河岸擋墻所受土壓力劇增，引發(fā)擋墻垮塌。

3 擋墻重建方案

首先，立即對坑邊卸載，將施工便道移至路基的另一側(cè)，然后重建垮塌部分的擋墻。其次，對擋墻基礎(chǔ)進(jìn)行加固處理，每隔4 m設(shè)置一道50 cm×50 cm的鋼筋混凝土支撐，支撐兩端與河岸兩側(cè)擋墻的片石混凝土基礎(chǔ)同時澆筑，以提高擋墻的整體穩(wěn)定性，支撐梁頂面標(biāo)高和片石混凝土擋墻基礎(chǔ)頂面標(biāo)高，支撐梁下地基需夯實，加鋪15 cm砂墊層，以防止支撐梁撓曲。

4 監(jiān)測

本項目沉降觀測采用沉降板，沉降板布置如圖2所示。

本項目改河段K4+000斷面于2019年9月21日開始等載預(yù)壓，至2020年5月21日結(jié)束預(yù)壓。由第三方監(jiān)測單位提供的數(shù)據(jù)可知，2020年5月，沉降板從左到右的沉降量依次為2.3、2.9、2.4 mm;2020年6月，沉降板從左到右的沉降量依次為0.9、1.1、1.5 mm，連續(xù)兩個的月沉降速率小于3 mm，滿足預(yù)壓期卸載的要求。擋墻重建完成后，對擋墻進(jìn)行了為期3個月的巡查，未發(fā)現(xiàn)墻后土體開裂、下沉等不良情況出現(xiàn)，說明路基及擋墻的穩(wěn)定性較好。

5 結(jié)論

①改河路段橋頭地基處理應(yīng)合理控制施工工序，原則上先打樁進(jìn)行地基處理，且樁底埋深應(yīng)超過河底標(biāo)高一定深度，然后再開挖河道，進(jìn)行路基的堆載施工，最后進(jìn)行河岸護(hù)坡工程。

②沿海地區(qū)軟土層深厚，路基穩(wěn)定性差，當(dāng)不可避免地需要改河時，應(yīng)合理控制路堤安全襟邊[7]，即路堤坡腳與改河之間的距離。

本工程沒有布設(shè)深層測斜管，未能監(jiān)測到深層土體的位移量以推定土體剪切破壞的位置，今后將在類似過程中布設(shè)深層測斜管。

參考文獻(xiàn)：

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[7]繆克棋，徐盛帥.淺談濱海傍河路堤災(zāi)病害處治技術(shù)[J].浙江建筑，2016（1）：18-22.