阮耀科

（中鐵十二局集團(tuán)第二工程有限公司，太原030032）

1 工程背景

本文以K41+244 橫山河特大橋21#～22#跨50m 桁架梁施工為研究案例，該工程上部結(jié)構(gòu)形式采用簡支鋼管混凝土桁架組合梁，桁架梁主梁采用格構(gòu)柱支撐，支撐位置為軟基地段。

2 臨時支撐軟基處理工藝

2.1 前期準(zhǔn)備

在進(jìn)行前期準(zhǔn)備工作時，由于涉及原狀土層承載力的問題，因此，必須要清楚施工區(qū)域的地質(zhì)條件，當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件不適合進(jìn)行公路橋梁施工時就必須要采取換填土技術(shù)，增強(qiáng)地基的穩(wěn)固性[1]。對施工現(xiàn)場進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，第一層土質(zhì)為粘土，厚度達(dá)到2.5m，整體呈現(xiàn)灰色，具有較強(qiáng)的可塑性，含大量的腐殖質(zhì)及螺殼，局部夾粉質(zhì)粘土薄層，土層承載力基本容許值為120kPa，側(cè)摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值為35kPa；第二層土質(zhì)為軟土，厚度為7.7m，整體呈現(xiàn)灰色，流塑軟塑，主要由淤泥、淤泥質(zhì)粘土及粉土等組成，含腐殖質(zhì)，有異味，土層承載力基本容許值為80kPa，側(cè)摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值為25kPa。因此，在經(jīng)過了詳細(xì)現(xiàn)場勘測后，確定K41+324.95 左幅左側(cè)、K41+338.55 左幅左側(cè)地面需根據(jù)現(xiàn)場地基情況進(jìn)行換填處理。

2.2 施工質(zhì)量控制

首先，換填料填筑完畢后按照GB 50202—2013《地基與基礎(chǔ)工程施工及驗收規(guī)范》要求進(jìn)行；其次，及時做好檢測記錄，及時報驗，待監(jiān)理工程師抽驗認(rèn)可后，方可進(jìn)行下一道工序[2]。

2.3 換填處理計算

計算依據(jù)在進(jìn)行橋梁下部構(gòu)造臨時支撐軟基處理的過程中，必須要始終堅持橋梁下部構(gòu)造臨時支撐軟基、GB 50202—2013《地基與基礎(chǔ)工程施工及驗收規(guī)范》、JGJ 79—2012《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》的相關(guān)規(guī)定。

具體計算內(nèi)容如下。

2.3.1 參數(shù)取值

地基承載力特征值fak=80kPa；混凝土容重γ混=25kN/m3；山渣石容重γ石=16kN/m3；桁架梁左側(cè)排架最不利荷載F=64kN；混凝土自重G混；山渣石自重G石；素混凝土剛性角α混=45°；山渣石剛性角α石；山渣石設(shè)計厚度h石。

2.3.2 山渣石頂面地基處理后承載力計算

①臨時基礎(chǔ)C25 素混凝土剛性角復(fù)核。

b/h=0.425/0.85=0.5＜tan45°=1（b 為鋼管外邊緣距臨時基礎(chǔ)砼邊緣的距離；h 為混凝土澆筑厚度），剛性角滿足要求，故素混凝土底部不會產(chǎn)生拉應(yīng)力。

②鋼管通過混凝土基礎(chǔ)傳力到山渣石頂面的壓強(qiáng)q1計算。

q1=0.25×640/(0.425+0.425+0.35)2=133.33kPa

③砼自重傳力到砼底的壓強(qiáng)q2計算。

q2=γ砼×h混=25×0.85=21.25kPa

故山渣石頂面受力壓強(qiáng)為q山=q1+q2=133.33+21.25=154.58kPa

現(xiàn)場山渣石填筑體表面處理后壓強(qiáng)應(yīng)達(dá)到160kPa 以上。

2.3.3 山渣石換填尺寸計算

①山渣石剛性角復(fù)核。

為避免鋼管傳力到山渣石底部后該處可能出現(xiàn)拉應(yīng)力的情況，應(yīng)對山渣石剛性角進(jìn)行復(fù)核。

查建規(guī)，得山渣石剛性角tanα石=1：1.5＜1：1，故α石<α混=45°

剛性角滿足要求。

②鋼管通過混凝土基礎(chǔ)和山渣石填筑體傳力到土體頂面的壓強(qiáng)q1’計算。

q1’=0.25×160/（1.15+0.67h石×2）2

③砼自重通過山渣石填筑層傳力到土體頂面壓強(qiáng)q2’計算。

q2’=1.152×0.85×25/（1.15+0.67h石×2）2

④山渣石自重傳力到土體頂面壓強(qiáng)q3’計算。

q3’=γ石×h石=16h

故土體頂面受力壓強(qiáng)為：

q土=q1’+q2’+q3’=188.1/（1.15+0.67h石×2）2+16h

查閱《兩階段設(shè)計圖工程地質(zhì)勘察報告》（第二冊）橫山河特大橋21#～22#地質(zhì)柱狀圖，得出山渣石填筑層處于7.7m 軟土層范圍內(nèi)。

用Maple 建立一元三次方程：

得到該方程的q土與h土的平面坐標(biāo)系關(guān)系圖，如圖1 所示。

用minimize 方程求出q土的最小值，結(jié)果如下：

得出q土的最小值為42.837kPa＜80kPa，滿足要求。

對應(yīng)的h石=1.407m，見圖2。

現(xiàn)場取h石=1.5m，山渣石邊緣距混凝土外邊緣的距離為b=0.67×h=0.67×1.5=1m。

圖1

圖2

故山渣石的換填長度l石=3.2+2=5.2m，換填寬度w石=2.4+2=4.4m，換填厚度h石=1.5m。

3 結(jié)語

綜上所述，本文結(jié)合實(shí)際案例對采用圬工材料進(jìn)行軟基換填的最佳厚度進(jìn)行了全面剖析，詳細(xì)敘述并分析了公路橋梁工程軟基處理最佳厚度的確定過程，保證既最好又最省地完成軟基換填工程，希望能夠給予相關(guān)工作人員一些啟發(fā)，從而使公路橋梁工程更好地服務(wù)于人們的日常工作和生活。