道路橋梁施工中對(duì)于軟弱地基的處理措施解析

李洪宇

摘 要：由于某些道路橋梁施工段存在軟弱地基，所以就必須對(duì)其進(jìn)行處理，處理意義就在于改善地基的變性性質(zhì)與滲透性質(zhì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)地基承載能力的提升，降低不均勻沉降與基礎(chǔ)沉降，同時(shí)也能降低軟弱地基的壓縮性，最終達(dá)到地基穩(wěn)定目的。文章根據(jù)筆者工作實(shí)踐，對(duì)道路橋梁施工中對(duì)于軟弱地基的處理措施進(jìn)行了分析和探討。

關(guān)鍵詞：道路；橋梁；施工；軟弱；地基；處理；措施

1 在道路橋梁施工中處理軟弱地基的意義

就目前的處理技術(shù)來(lái)看，要從軟弱地基的性質(zhì)方面著手實(shí)現(xiàn)改善，比如減少或消除地基中膨脹土的漲縮性以及黃土的濕陷性。亦或是通過(guò)研究地基的振動(dòng)特性來(lái)改善其抗震性能。另外，要積極改善地基的透水特性、抗變形特性與剪切特性，上述處理措施都能夠達(dá)到穩(wěn)定地基，防止道路橋梁沉降的目的，對(duì)道路交通產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有極高的現(xiàn)實(shí)意義與價(jià)值。

2 由軟弱地基所引發(fā)的道路橋梁過(guò)渡段沉降計(jì)算

考慮到軟弱地基的土層分布與土體本質(zhì)結(jié)構(gòu)之間的復(fù)雜關(guān)系性，所以想要對(duì)由它所引起的地基沉降進(jìn)行精確計(jì)算是非常困難的。一般來(lái)說(shuō)，軟弱地基環(huán)境下的道路橋梁過(guò)渡段沉降可以分為加固區(qū)沉降和下臥層沉降，將它們分別用S1、S2表示，其中S1的計(jì)算要采用到復(fù)合模量法、樁身模量法和應(yīng)力修正法3種，而S2則主要采用分層總和法，二者所造成的地基沉降也被稱為復(fù)合地基沉降。

2.1 對(duì)S1加固區(qū)沉降的計(jì)算分析。

對(duì)加固區(qū)沉降的計(jì)算涉及兩種方法，復(fù)合模量計(jì)算法和應(yīng)力修正法。

2.1.1 復(fù)合模量計(jì)算法。如果道路橋梁的CFG樁體與樁間土體是壓縮模量統(tǒng)一的復(fù)合土體，就可以運(yùn)用分層總和法來(lái)計(jì)算加固區(qū)沉降量S1，進(jìn)而計(jì)算每層復(fù)合土體在荷載作用下的壓縮量之和為：。在算式中，iP表示第i層的土體附加應(yīng)力增量，而Hi表示第i層的復(fù)合土層厚度。所以地基土體的復(fù)合壓縮模量Ecs可以借助面積置換率來(lái)計(jì)算，即：Ecs=mEps+（1-m）Ess。在算式中，Eps表示樁體的壓縮模量，Ess表示樁間的土壓縮模量，m表示面積置換率。

2.1.2 應(yīng)力修正法。應(yīng)力修正法可以使加固區(qū)沉降量S1成為樁間土的壓縮量，并根據(jù)樁土應(yīng)力比與復(fù)合地基的面積置換率來(lái)得到樁間土體的附加應(yīng)力修正系數(shù)。它的表達(dá)算式應(yīng)該為：在算式中iDP表示還未加固的地基第i層土體附加應(yīng)力增量，△Psi表示加固區(qū)第i層的樁間土附加應(yīng)力增量，Esi表示還未加固的地基沉降量，μs表示應(yīng)力修正系數(shù)，n表示樁土的應(yīng)力比，m表示面積置換率。

2.2 對(duì)S2下臥層沉降的計(jì)算分析

S2下臥層沉降壓縮量應(yīng)該采用分層總和法進(jìn)行計(jì)算，它的沉降量求解難點(diǎn)就在于如何準(zhǔn)確確定下臥層所承受的荷載，一般來(lái)說(shuō)工程中會(huì)常常用到壓力擴(kuò)散法。該方法針以復(fù)合地基上的分布荷載P與加固區(qū)土體壓力擴(kuò)散角β作為主要計(jì)算參數(shù)，由此來(lái)計(jì)算下臥層的荷載bP 為：在算式中B就代表了荷載的作用寬度，D代表荷載作用長(zhǎng)度，而h代表復(fù)合地基的加固區(qū)深度。

3 道路橋梁施工中軟弱地基的處理方法

考慮到軟弱地基表面會(huì)存在較厚的淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，所以它的承載能力必定很難滿足設(shè)計(jì)要求，一旦道路橋梁出現(xiàn)降雨等自然因素影響，軟土地基的沉降變形可能性也將會(huì)增大，所以必須對(duì)其進(jìn)行處理。通常的方法是清淤換填全部軟弱地基層，但這種方法需要耗費(fèi)大量的土方所以成本相當(dāng)高昂。文章所選擇的是粉噴樁的處理方法，它的加固效果良好，但造價(jià)略高，在其基礎(chǔ)上根據(jù)項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)條件、處理效果與工期制約進(jìn)行改良，最終決定采用CFG樁配合搭板與加筋砂墊層的復(fù)合地基處理方法。

3.1 具體處理方法解析

首先，CFG樁復(fù)合地基應(yīng)該按照現(xiàn)場(chǎng)的試樁狀況進(jìn)行安排，最好采用沉管法來(lái)對(duì)軟土地基進(jìn)行CFG樁體搭設(shè)，并在道路橋梁的連接處設(shè)置長(zhǎng)度在56～70m的過(guò)渡段，通過(guò)過(guò)渡段來(lái)引導(dǎo)橋頭與加固處理區(qū)，并采用等邊三角形布置來(lái)調(diào)整樁長(zhǎng)、樁間距離，同時(shí)按照一般道路橋梁堤段的沉降方法來(lái)實(shí)施剛?cè)徇^(guò)渡處理。在打樁達(dá)到樁身強(qiáng)度以后再進(jìn)行褥墊層填筑，確保墊層頂所鋪設(shè)的單層雙向土工格柵滿足回填臺(tái)背要求?？紤]到不同間距狀況下CFG樁的復(fù)合地基剛度不同，所以在道路橋梁的過(guò)渡段就能形成地基剛度的過(guò)渡效果，使原有剛度差異變成剛?cè)峋徛^(guò)渡段，而道路橋梁的跳躍沉降形式也會(huì)逐漸轉(zhuǎn)化為緩和的線性過(guò)渡，使沉降量大大降低。

3.2 處理方法技術(shù)流程

首先第一步就要確定樁體混凝土，一般需要采用碎石、石屑、粉煤灰與水泥共同混合形成。樁體本身要按照C20混合料的配比進(jìn)行設(shè)計(jì)，并在混合料試塊的標(biāo)準(zhǔn)要求下養(yǎng)護(hù)30天左右使其抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值大于15MPa。施工前要在實(shí)驗(yàn)室做好配合比試驗(yàn)，按照配合比配置混合料，并振動(dòng)沉管灌注成樁，確保施工坍落度控制在30～60cm范圍內(nèi)。在成樁后其樁頂?shù)母{厚度要控制在200mm以內(nèi)。其次是成樁試驗(yàn)，在施工前要勘察軟弱地基淤泥層的厚度變化情況，并分段實(shí)施橙裝工藝性試驗(yàn)，再根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果來(lái)確定最為合理的施工工藝參數(shù)。在試樁過(guò)程中，應(yīng)該選取道路橋梁最具代表性的過(guò)渡段實(shí)施樁長(zhǎng)成樁試驗(yàn)，并且保證每段試樁數(shù)量可以維持在5～8根。在進(jìn)行過(guò)CFG樁成樁試驗(yàn)后，施工方基本可以達(dá)到復(fù)核地質(zhì)狀況目的，確定施工工藝、鉆進(jìn)速度、施打工藝、混合料施工配比、坍落度、攪拌時(shí)間、關(guān)注速度、成樁質(zhì)量、成樁質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)核查等等分項(xiàng)指標(biāo)。最后是試驗(yàn)檢測(cè)部分，它要在CFG樁成形30天后才進(jìn)行，主要檢測(cè)的目標(biāo)包括了樁體的抗壓強(qiáng)度、樁體應(yīng)變動(dòng)力試驗(yàn)以及成樁質(zhì)量和樁身的完整性等等。要考慮到對(duì)道路橋梁中不同樁長(zhǎng)進(jìn)行單樁復(fù)合地基荷載試驗(yàn)，確保每一根CFG樁的實(shí)際承載力，并根據(jù)承載力變化來(lái)修正對(duì)軟弱地基的處理方法和設(shè)計(jì)參數(shù)。

3.3 施工技術(shù)控制要點(diǎn)。

要點(diǎn)（1）在對(duì)道路橋梁軟弱地基的處理過(guò)程中，要根據(jù)橋梁過(guò)渡段成樁的打樁樁頂位移來(lái)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。要點(diǎn)（2）要確保混合料被均勻拌合并投料充分。要點(diǎn)（3）在對(duì)道路橋梁進(jìn)行清土和截樁時(shí)，不要造成樁頂標(biāo)高以下的樁身發(fā)生斷裂現(xiàn)象，這樣或造成其對(duì)樁間土的強(qiáng)烈擾動(dòng)。要點(diǎn)（4）在冬季施工時(shí)要確保混合料入孔溫度不會(huì)低于6℃，并且做好對(duì)樁頭和樁間土的保溫措施。要點(diǎn)（5）要確保施工的垂直度偏差小于1%。

4 結(jié)語(yǔ)

文章通過(guò)對(duì)軟弱地基所引發(fā)的道路橋梁過(guò)渡段進(jìn)行沉降計(jì)算，明確了CFG樁復(fù)合地基處理過(guò)渡段軟弱地基這一有效方法。它不但實(shí)現(xiàn)了對(duì)道路橋梁復(fù)合地基的承載力提升，也有效控制了地基與橋梁路基表面的樁體沉降效果，最大限度確保了道路橋梁的建設(shè)質(zhì)量。同時(shí)它也提醒未來(lái)的道路橋梁施工項(xiàng)目要將對(duì)軟弱地基問(wèn)題的處理作為我國(guó)道路事業(yè)建設(shè)的重點(diǎn)。

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