吹填區(qū)市政橋梁的臺后處理

曹曉博

上海市基礎(chǔ)工程集團有限公司 上海 200433

市政橋梁的臺后處理一直是一項技術(shù)難題，處理不好容易造成橋頭跳車現(xiàn)象，對行車的安全和舒適性產(chǎn)生較大影響[1]。分析原因主要有：地基強度不同、臺后填料不當(dāng)、臺后壓實不足、地基浸水軟化等。魏林茲[2]從確保填筑材料質(zhì)量及確保分層填筑質(zhì)量的角度出發(fā)，對橋梁臺后處理進行相關(guān)闡述；章洪俊等[3]論證了泡沫輕質(zhì)土的工后沉降相對較小，且施工質(zhì)量可靠；李偉等[4]對臺后原狀路基的多種處理方法進行闡述，主要包括管樁加固法、塑料排水板加固法、換填土加固法等。以上研究均是臺后處理的有效方法，但角度都較為單一。筆者也在先期實施的橋梁中采用超載預(yù)壓＋塑料排水板法來控制工后沉降，但是仍有將近10 cm的沉降差，不甚理想。因此，為進一步控制吹填土質(zhì)條件下的橋頭工后沉降（要求5 cm內(nèi)），采用超載預(yù)壓＋水泥攪拌樁加固軟土＋臺背后泡沫混凝土換填，最終將工后沉降控制在3 cm以內(nèi)，達到了預(yù)期的效果。

1 工程概況

溫州市甌江口新區(qū)的地基土是由吹填形成的。在吹填過程中，泥砂結(jié)構(gòu)遭到破壞，以細小顆粒的形式緩慢沉積，因而具有塑性指數(shù)大、天然含水量和孔隙比大、重度小、壓縮性高、滲透性小等特點。由吹填土構(gòu)成的地基，強度很差，吹填軟土比天然軟土具有更大的欠固結(jié)特性、可壓縮特性，需要面臨如何處理好橋梁和道路銜接部分的不均勻沉降這一難題。

2 橋頭復(fù)合地基處理方案選擇

針對上述情況，做好橋頭段的復(fù)合地基處理尤為重要。參考《溫州市市政工程設(shè)計導(dǎo)則》，本工程軟土地基處理標(biāo)準(zhǔn)為：橋臺后與路堤相鄰處工后沉降按≤0.1 m控制。根據(jù)起步區(qū)的實際沉降監(jiān)測結(jié)果，堆載預(yù)壓＋塑料排水板聯(lián)合處理方法的工后沉降為6 cm左右，可滿足工后沉降要求（≤0.1 m）。建設(shè)單位認(rèn)為后續(xù)的新建橋梁工后沉降控制在5 cm以內(nèi)較為合適，提出了新的要求。因此，本項目擬采用超載預(yù)壓＋水泥攪拌樁軟土加固＋橋頭倒三角范圍內(nèi)泡沫輕質(zhì)土換填的綜合處理方式。綜合處理前，先對整個場地進行清表和整平處理，再鋪設(shè)土工織物及雙向土工格柵各1層，其上鋪設(shè)厚40 cm的級配碎石墊層，然后采用機械打設(shè)塑料排水板（排水板間距為0.9 m，呈等邊三角形布置，排水板板長約12 m），接著鋪設(shè)厚20 cm的級配碎石墊層，再在級配碎石墊層上鋪設(shè)1層土工格柵，最后分層分級回填至堆載設(shè)計標(biāo)高。堆載總時間為8個月。

本項目橋頭沉降控制要求比較高，同時考慮安全保險等因素，對橋頭淤泥質(zhì)軟土進行了復(fù)合地基處理，使樁間土和樁體共同直接承擔(dān)荷載。本文提出了橋頭地基處理的3種方法：預(yù)應(yīng)力混凝土管樁、高壓旋噴樁、普通水泥攪拌樁。下面對這幾種方案進行比選：

方案一：橋頭采用剛性樁，即采用預(yù)應(yīng)力混凝土管樁（PHC管樁）?？紤]本工程地質(zhì)特性，PHC管樁不能有效地改變土體抗剪性能，只依靠樁側(cè)摩阻力和樁端阻力來控制沉降，而且當(dāng)橋梁臺后荷載施加后，土體滑移時容易導(dǎo)致橋梁樁基滑移甚至斷裂，故不建議采用。

方案二：橋頭采用高壓旋噴樁。高壓旋噴樁每延米單價為水泥攪拌樁的2倍，達不到技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)的最優(yōu)化，故也不建議采用。

方案三：橋頭采用水泥攪拌樁處理。該方法最為安全經(jīng)濟，所以選用方案三。

結(jié)合現(xiàn)場實際情況，處理范圍分A、B兩個區(qū)域（圖1）。A區(qū)橋頭加固段靠近橋頭區(qū)域，處理長度一般為20 m，采用水泥攪拌樁，樁長12 m，樁距1.2 m，樁位均呈等邊三角形布置，對橋梁搭板下倒三角范圍內(nèi)宕渣用泡沫混凝土進行換填；B區(qū)橋頭過渡段沿縱向接A區(qū)，處理長度一般為20 m（如橋頭軟基處理邊緣接吹填區(qū)軟基處理邊緣，則B區(qū)過渡段處理至吹填區(qū)軟基處理邊緣），同樣采用水泥攪拌樁，樁長12 m，樁距1.5 m，樁位均呈等邊三角形布置。

圖1 橋頭軟基處理布置斷面（單位：cm）

3 吹填區(qū)橋梁臺后處理方法

3.1 采用水泥攪拌樁加固橋頭軟基

先對橋頭處理段場地進行清表和整平處理，再用水泥攪拌樁加固橋頭軟基。水泥攪拌樁施工時，采用專門的攪拌機械，從不斷回轉(zhuǎn)的中心軸端向四面被攪松的土中噴出漿體，經(jīng)葉片攪拌，在加固的深層軟土中進行一系列物理/化學(xué)反應(yīng)，使軟土硬結(jié)成具有整體性和一定強度的優(yōu)質(zhì)復(fù)合地基，提高橋頭吹填土的地基承載力，減少沉降量。

水泥攪拌樁設(shè)計樁徑60 cm，樁長12 m，具體水泥摻入量通過室內(nèi)試驗和現(xiàn)場試樁確定為16%。待完成水泥攪拌樁軟基處理后，采用水泥攪拌樁鉆芯檢測法對其進行90 d齡期的無側(cè)限抗壓強度檢測。通過檢測報告得知，5根試樁的抗壓強度平均值分別是2.94、5.47、3.62、2.57、5.60 MPa，均不小于1.6 MPa，滿足設(shè)計要求。

水泥攪拌樁地基竣工驗收時，采用單樁荷載試驗和復(fù)合地基荷載試驗進行承載力檢測。荷載試驗在成樁28 d后進行。通過檢測報告得知，橋頭加固段10個試驗點的單樁復(fù)合地基承載力特征值均不小于130 kPa，過渡段1個試驗點的單樁復(fù)合地基承載力不小于100 kPa，均滿足要求。

3.2 利用宕渣對橋頭段進行堆載預(yù)壓

回填材料的選用：橋臺后優(yōu)先選用摩擦角大、強度高、壓實快、透水性好的填料，如宕渣、砂石、砂礫等，有利于將從臺背縫隙中滲入的水順利排到路基外，從而減緩雨水的危害，同時也有利于改善壓實性能，使路基能輕易地達到設(shè)計要求的密實度。本項目采用宕渣對橋頭段進行堆載預(yù)壓。

水泥攪拌樁處理后，鋪設(shè)40 cm厚的級配碎石墊層，然后將土工格柵置于碎石墊層上并包裹，錨固長度2.0 m。接著填筑3層宕渣并碾壓，每層宕渣最大攤鋪厚度不超過40 cm，壓實度分別達到92%、93%、95%。最后分層填筑宕渣至路面設(shè)計標(biāo)高，要求壓實度均≥96%。宕渣堆載預(yù)壓期要求不小于8個月。然后對路基沉降進行觀測，直至連續(xù)2個月觀測的沉降量均不超過5 mm/月，方可對多余的宕渣進行卸載（卸載至路基頂面設(shè)計標(biāo)高）。本工程經(jīng)過為期305 d的堆載，沉降量達到設(shè)計要求。

3.3 泡沫混凝土施工

宕渣堆載預(yù)壓期末，達到軟基沉降控制標(biāo)準(zhǔn)后，對橋梁搭板下倒三角范圍內(nèi)的宕渣用泡沫混凝土進行換填。

泡沫混凝土的設(shè)計指標(biāo)：氣泡混合輕質(zhì)土的容重等級為A7，表干容重的變化范圍為6.8～7.7 kN/m3，濕容重的變化范圍7.1～8.0 kN/m3；強度等級不小于CF0.8，即立方體抗壓強度平均值不小于0.80 MPa，最小值不小于0.68 MPa。泡沫混凝土用發(fā)泡劑試驗測定的氣泡群密度應(yīng)為48～52 kN/m3，標(biāo)準(zhǔn)氣泡柱靜置1 h的沉降距不應(yīng)大于5 mm，泌水量不應(yīng)大于25 mL。

泡沫混凝土澆筑工藝如下：

1）泡沫混凝土澆筑時，泵送管出口宜與澆筑面保持較小角度，且埋入泡沫混凝土內(nèi)不小于20 cm，使泡沫消泡量降到最?。▓D2）。

圖2 泡沫混凝土澆筑方式

2）澆筑過程中停留時間不宜過長，否則容易引起堵管。中間等待時間超過10 min時，宜及時洗管，清洗輸送管時必須檢查出水口情況，清洗時間不宜小于30 min。

3）快澆筑至頂層時，利用人工掃平，采用往后直拉的方式拖移澆筑管，以確保泡沫混凝土表面平整并減小擾動。澆筑層終凝后，方能進行上層的澆筑施工。

4）在整個澆筑過程中，應(yīng)減少對泡沫混凝土拌和物的擾動，并注意拌和物的品質(zhì)變化，不應(yīng)采用噴射的方式進行澆筑。

4 工后沉降

施工完成后，對工后沉降繼續(xù)進行測量。通過為期一年半的工后測量（表1），根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)得出結(jié)論：工后的前3個月有約3 mm的沉降，6個月后趨于穩(wěn)定，1年后基本不存在沉降。

表1 緯六路一號橋工后沉降觀測統(tǒng)計單位：mm

5 結(jié)語

結(jié)合溫州甌江口新區(qū)橋梁臺后處理的施工實例，可以看出：橋頭堆載達到設(shè)計指標(biāo)要求時，竣工沉降為40～50 cm，在完成全部施工后，工后沉降為6 mm左右?？傮w說來，處理好橋梁和道路銜接部分并使之形成平穩(wěn)過渡，應(yīng)從設(shè)計、施工等方面進行控制。設(shè)計時，應(yīng)根據(jù)不同的地質(zhì)、地形條件及橋梁構(gòu)造采用不同的臺后回填設(shè)計方法；施工時，應(yīng)強化工程質(zhì)量意識，嚴(yán)格按工序施工。