公路橋梁結(jié)合處不均勻沉降施工技術(shù)改進研究

趙紅軍

山西省公路局大同分局 山西大同 037000

1 工程概況

某市新城區(qū)城北五路橋梁工程在東垮主河道后與濱河西路平交，橋梁道路為城市次干路等級，行車速度50km/h，橋梁全長87.65m，橋梁和東跨主河道正交布置，橋面寬25.5m，中心里程為設(shè)計標號K0+054.15m。橋梁工程上部按現(xiàn)澆混凝土預應(yīng)力連續(xù)箱梁結(jié)構(gòu)設(shè)計，下部為柱式墩和柱式橋臺及鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。施工合同段屬于山間盆地，表現(xiàn)為Ⅰ級階地和黃土沖溝微地貌，地表主要為第四系全新統(tǒng)沖洪積物，具體為卵石層和粉土層巖性特征，地下水埋深1.8m，工程地質(zhì)條件詳見表1。

表1 工程地質(zhì)資料

在擬建道路右側(cè)按200-300m間隔修建長20m、寬5.5m的錯車臺，完成鉆孔樁施工后，由機械開挖橋臺和承臺基坑，填筑并處理地表。

2 施工技術(shù)改進

通過特制鉆桿鉆頭鉆入地基病害處進行噴漿，邊噴邊攪邊上提，使?jié){液與地基土充分拌和后形成固結(jié)體，達到加固路橋結(jié)合處軟基處理的最佳效果。

2.1 水泥攪拌樁設(shè)計

考慮到本工程路橋結(jié)合處地質(zhì)條件及地下水埋深，水泥攪拌樁固化料采用強度等級42.5的普通硅酸鹽水泥，且無外加劑摻加，加固后使復合地基承載力達150kPa以上。攪拌樁樁徑φ50cm，樁位沿路基中心線按設(shè)計樁距逐漸向兩側(cè)布設(shè)。

2.2 配合比確定

為確定與工程地質(zhì)條件所對應(yīng)樁體強度的水泥摻加量，應(yīng)在水泥攪拌樁施工前，在現(xiàn)場取土樣后進行室內(nèi)配比試驗。土樣在K004+010路基中線面層以下2m處挖取，試驗所得不同齡期水泥摻量下土樣的物理參數(shù)詳見表2。

濕密度p/（g·cm-3）天然含水率＜w（%）液限含水率wL（%）塑限含水率wP（%）觀性指數(shù)Ip 土層類型1.84 17.8 30.9 19.8 11.8 砂黏土

按照加固土重量12%、14%、16%、18%、20%的水泥摻加比進行土樣制備和室內(nèi)試驗，并通過無側(cè)限抗壓試驗取得不同齡期和水泥摻量的水泥土材料強度試驗數(shù)據(jù)，7d齡期水泥土不同摻加比的無側(cè)限抗壓強度為0.7MPa、1.0MPa、1.3MPa、1.6MPa和2.0MPa；28d齡期水泥土不同摻加比的無側(cè)限抗壓強度為2.4MPa、3.2MPa、3.9MPa、4.7MPa和5.1MPa。

按照水泥攪拌樁設(shè)計技術(shù)要求，成樁后90d鉆芯取樣水泥土無側(cè)限抗壓強度值應(yīng)達到2.65MPa，且28d水泥土強度必須達設(shè)計強度的60%，為使成樁后90d水泥土無側(cè)限抗壓強度達到設(shè)計值，其28d無側(cè)限抗壓強度應(yīng)至少為2.65×60%=1.59MPa。根據(jù)試驗結(jié)果，水泥摻加比14%的28d水泥土無側(cè)限抗壓強度為3.2MPa，本工程路橋結(jié)合處軟基綜合安全系數(shù)取2.0，則1.59×2.0=3.18MPa，由于3.2MPa＞3.18MPa，則水泥材料摻量確定為14%時水泥土無側(cè)限抗壓強度符合設(shè)計要求，為此，本工程路橋結(jié)合處軟基加固施工采用該配合比[1]。

2.3 施工機械

根據(jù)本工程路橋結(jié)合處軟土路基加固施工要求，采用GZB-500水泥攪拌樁施工機械，其一次加固方量可達0.285m3，最大加固深度10-15m，工效達60m/臺班，2臺灰漿拌制機械固化劑容量為500L。

2.4 水泥漿液噴量

在K354+010路基中線面層以下2m處取土樣試配并分析其物理力學指標，水泥摻加比14%，單位時段內(nèi)水泥漿液噴出量q按式（1）計算：q=π/4*D2raawv式（1）中：D為鉆徑（mm）；ra為土樣重度（kN/m），本工程取19.8kN/m3；aw為固化劑摻加比（%）；v為起吊設(shè)備攪拌軸的提升速度（m/min），通過比較本工程路橋結(jié)合處水泥攪拌樁均勻性及功效試驗結(jié)果以及試樁記錄，確定樁體提升速度為0.8m/min。經(jīng)計算，本工程水泥加固攪拌樁單位時段內(nèi)水泥漿噴量為66.5kg/min[2]。

本工程GZB-500深層攪拌機4片軸葉垂直投影高0.2m，根據(jù)式（2）確定攪拌次數(shù)t:t=h∑z*n/v

式（2）中：h為攪拌機軸葉垂直投影高（m）；∑z為攪拌機軸葉數(shù)量；n為軸葉轉(zhuǎn)速（r/min）；其余參數(shù)涵義同前。經(jīng)計算，本工程路橋結(jié)合處水泥攪拌樁加固施工任意點攪拌次數(shù)為50次[3]。

3 結(jié)語

通過本文對路橋結(jié)合工程軟土地基不均勻沉降水泥攪拌樁加固施工技術(shù)應(yīng)用過程的分析表明，路橋結(jié)合處容易因地勘結(jié)果缺乏準確性、橋臺路堤壓實度不良、公路橋梁結(jié)合部處治效果差、路面壓實度不達標等原因而出現(xiàn)不均勻沉降，嚴重影響路基路面結(jié)構(gòu)，為此必須加強施工技術(shù)選擇與合理性分析。