高速公路路橋過渡段軟基處治與監(jiān)測技術(shù)研究

摘要：高速公路路橋過渡段軟基是設(shè)計與施工的重點，必須采取有效措施進(jìn)行處治加固，盡可能降低不均勻沉降對過渡段路基路面結(jié)構(gòu)的影響。文章基于某在建典型高速公路路橋過渡段施工實踐，闡述了路橋過渡段軟基處治方法，并對施工路段路基路面進(jìn)行沉降監(jiān)測，監(jiān)測結(jié)果表明軟基加固達(dá)到了預(yù)期效果。

關(guān)鍵詞：高速公路;路橋過渡段;軟基處治;沉降監(jiān)測

0 引言

在高速公路路橋過渡段施工過程中，應(yīng)特別注意橋臺與過渡段相鄰部位、路堤與過渡段相鄰部位的施工質(zhì)量控制，保證路基壓實質(zhì)量，防止出現(xiàn)不均勻沉降。如果處治不當(dāng)，產(chǎn)生不均勻沉降，會直接造成路基出現(xiàn)開裂等破壞。如路基過渡段為軟基，必須合理選擇處治加固方法，提高地基承載力。高速公路路橋過渡段施工是施工難點，也是質(zhì)量控制的重點，應(yīng)結(jié)合施工現(xiàn)場實際情況合理選取軟基加固方法，并進(jìn)行沉降監(jiān)控，驗證加固效果。

1 工程概況

某在建高速公路路橋過渡段為軟土地基，地質(zhì)情況復(fù)雜，設(shè)計采用高填方路基，施工難度大。橋梁跨越當(dāng)?shù)睾恿?，路橋過渡區(qū)為種植區(qū)，植被發(fā)育，土基含水量高，穩(wěn)定性差，承載力低。土基地層主要為粉質(zhì)黏土、碎石土、卵石土、風(fēng)化粉砂巖，地下水較發(fā)育，土體內(nèi)部孔隙大，地下水連通性較好，且隨季節(jié)性變化大。設(shè)計過程中對橋區(qū)進(jìn)行鉆孔勘查，對路橋過渡段的工程地質(zhì)、水文地質(zhì)、巖性特征等進(jìn)行全面調(diào)查，為下一步研究其不均勻沉降提供依據(jù)。

為提高土基穩(wěn)定性，采取砂礫換填的方式進(jìn)行處治加固，壓實后檢測地基承載力。高填方路基采用開挖臺階分層開挖，分層填筑，嚴(yán)格控制壓實度。為了確保施工質(zhì)量，在路橋過渡段布點進(jìn)行沉降觀測，并收集數(shù)據(jù)繪制變化曲線，驗證地基處治和路基施工質(zhì)量是否符合設(shè)計要求。

2 路橋過渡段軟基處治技術(shù)

路橋過渡區(qū)軟基處治是保證施工質(zhì)量的關(guān)鍵，應(yīng)結(jié)合施工現(xiàn)場實際情況，合理選擇施工方法，現(xiàn)將常見軟基處治技術(shù)介紹如下。

2.1 地基處理

地基沉降是路橋過渡段路基沉降產(chǎn)生的主要原因，必須采取有效措施進(jìn)行處治加固，提高地基承載力，有效控制地基不均勻沉降，現(xiàn)在常用的方法有換填法、排水固結(jié)法、復(fù)合地基法等。

2.2 嚴(yán)格控制臺背填料質(zhì)量

路橋過渡段施工應(yīng)盡可能選擇碎石、砂礫石等強(qiáng)度高、變形小的級配粗粒料作為臺背填料，以降低路基自身的壓縮性，提高抗變形能力。

2.3 設(shè)置橋頭搭板

在路基與橋梁連接的位置設(shè)置橋頭搭板，使剛性橋臺向柔性路基逐漸過渡，可有效降低橋臺和路基的不均勻沉降。

2.4 臺背填料選擇加筋土

在臺背填料中采用加筋土，使筋材承受拉力，填料則承受附加的側(cè)向約束力，進(jìn)而達(dá)到提高填料強(qiáng)度與填土壓實度，減少路基變形的目的。

2.5 選用輕質(zhì)材料填筑路基

為了降低路基填料的重量，可采用泡沫聚苯乙烯EPS材料等輕質(zhì)材料填筑路基，以有效降低填土自重，提高路基穩(wěn)定性。輕質(zhì)填料對地基產(chǎn)生的壓力小，因此也可以減少地基的沉降，降低橋臺背路基沉降。

3 路橋過渡段沉降觀測測點布置

在施工過程中采用換填地基填土對路橋過渡段軟基進(jìn)行處治加固。為了確定加固后的施工效果，在施工路段設(shè)置沉降監(jiān)測儀，對施工路段沉降情況進(jìn)行監(jiān)測。根據(jù)施工現(xiàn)場實際情況，合理選用沉降監(jiān)測儀器，在軟基路段、橋頭、橋頭縱向坡腳、填挖交界的填方段等位置布設(shè)觀測點，對監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行收集和分析。

3.1 沉降監(jiān)測儀器的選用

通過對施工現(xiàn)場的工程地質(zhì)、水文地質(zhì)情況等進(jìn)行調(diào)查，分析各類沉降監(jiān)測儀器的適用性，本工程選用智能式沉降儀與磁環(huán)式沉降儀配合施工。當(dāng)路橋過渡段路基填筑到路面底層以下時，設(shè)置沉降標(biāo)，用于對路堤頂面沉降量進(jìn)行監(jiān)測。智能沉降儀測量精度為±1 mm，可通過連接計算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，分析確定沉降量。智能沉降儀布設(shè)是通過鉆孔后埋入路基土內(nèi)，通過測量錨頭與沉降板之間的相對位移變化確定路基沉降量。智能沉降儀測點布置如圖1所示。

磁環(huán)式沉降儀根據(jù)路堤各層填土厚度測定路基沉降量，施工中如果出現(xiàn)破壞易于修復(fù)，埋設(shè)方便，操作簡單。磁環(huán)式沉降儀和智能沉降儀配合使用，可以在功能上互相補(bǔ)充，監(jiān)測結(jié)果上相互驗證。磁環(huán)式沉降儀布置詳見圖2。在橋梁臺背上設(shè)置水準(zhǔn)點，在橋背墻頂上預(yù)埋一根18～22 mm的鋼筋，長度為20 cm，露出混凝土頂面鋼筋頭長度為1～2 cm。

3.2 監(jiān)測點布置

本項目路橋過渡段采用砂礫土作為填料，分層進(jìn)行回填。結(jié)合施工現(xiàn)場實際情況，為了保證路堤填筑施工質(zhì)量，路橋過渡段與橋梁連接處采用沿路線縱斷面方向開挖臺階，臺階高度60 cm以下，坡度為1[-+0.7mm]：[+0.7mm]1.5，過渡段嚴(yán)格按照松鋪厚度為15 cm進(jìn)行填筑，驗收一層再進(jìn)行下一層填筑。與過渡段連接的路基沿橫斷面方向做成坡度為1[-+0.7mm]：[+0.7mm]1.5的橫向邊坡，分層填筑、分層壓實，嚴(yán)格控制壓實度。

根據(jù)規(guī)范要求，分別在橋臺回填和路橋過渡段填方路堤地段布設(shè)觀測點，沿路基縱向100～200 m設(shè)置一個觀測斷面，橋臺回填路段設(shè)置2個觀測斷面。本項目橋臺回填高度為14.8 m，在橋臺與過渡段結(jié)合部位設(shè)置4個觀測斷面，距橋臺背的距離分別為3 m、6 m、9 m和12 m。在路基過渡段結(jié)合部位設(shè)置1個觀測斷面，距橋臺背的距離為50 m。在每個監(jiān)測斷面設(shè)置4個智能式沉降儀器，每套監(jiān)測設(shè)備監(jiān)測范圍為6 m，分別用于檢測原路基和填土沉降量。本項目路橋過渡段沉降監(jiān)測縱向測點布置詳見圖3，橫斷面布置詳見圖4。

4 路橋過渡段路基路面沉降監(jiān)測結(jié)果分析

4.1 路橋過渡段與橋臺相鄰部位監(jiān)測結(jié)果分析

文章選取距橋臺6 m過渡段處監(jiān)測斷面監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，繪制荷載-沉降量-時間曲線，如圖5所示。地基沉降觀測持續(xù)時間為6個月，監(jiān)測頻率為7 d/次。通過對圖5監(jiān)測曲線進(jìn)行分析，路基左側(cè)沉降量累計為48.9 mm，右側(cè)沉降量累計為48.5 mm，施工后沉降量左側(cè)為10.5 mm，右側(cè)為15.3 mm。路堤填土沉降觀測持續(xù)時間為4個月，監(jiān)測頻率為7 d/次。路堤填土沉降量累計為左側(cè)30.7 mm，右側(cè)30.1 mm，施工后沉降量左側(cè)為10.4 mm，右側(cè)為11.6 mm。

4.2 路橋過渡段與路堤相鄰部位監(jiān)測結(jié)果分析

在距橋臺50 m的路基選取一個監(jiān)測斷面，布設(shè)磁環(huán)式沉降儀，監(jiān)測路基沉降量，整理數(shù)據(jù)繪制荷載-沉降量-時間曲線如圖6所示。沉降監(jiān)測持續(xù)時間為5個月，監(jiān)測頻率為7 d/次。通過對圖6曲線進(jìn)行分析，得出路基沉降量累計為61 mm，施工后沉降量為7 mm。

通過以上數(shù)據(jù)，并結(jié)合距橋臺3 m、9 m、12 m的監(jiān)測斷面數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得到的最大累計沉降量為71 mm，低于累計沉降不超過10～30 cm的規(guī)范要求，路基結(jié)構(gòu)未出現(xiàn)明顯變形破壞，說明路橋過渡段軟基處治加固效果滿足設(shè)計與施工要求。

5 結(jié)語

高速公路路橋過渡段軟基處治是施工中的重點，也是質(zhì)量控制的難點，必須采取有效措施對軟基進(jìn)行加固，并對沉降量進(jìn)行監(jiān)測。通過對布設(shè)沉降監(jiān)測點，收集監(jiān)測數(shù)據(jù)，繪制曲線進(jìn)行分析，得出以下結(jié)論：

（1）通過在路橋過渡段與橋臺相鄰部位布設(shè)監(jiān)測點，進(jìn)行沉降監(jiān)測，收集數(shù)據(jù)繪制監(jiān)測曲線，分析監(jiān)測結(jié)果表明沉降量符合設(shè)計與施工要求;

（2）通過在路橋過渡段與路堤相鄰部位布設(shè)監(jiān)測點，進(jìn)行沉降監(jiān)測，收集數(shù)據(jù)繪制監(jiān)測曲線，分析監(jiān)測結(jié)果表明沉降量符合設(shè)計與施工要求;

（3）本項目高速公路路橋過渡段軟基處理采用換填砂礫法，沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)表明最大沉降量為71 mm，滿足規(guī)范要求，達(dá)到了預(yù)期的加固效果。

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作者簡介：吳可添（1976—），工程師，研究方向：公路工程施工。