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        軟土地區(qū)公路橋頭過渡段地基處理技術分析

        2021-01-25 03:21:30宋紹飛
        工程建設與設計 2021年1期
        關鍵詞:工后橋頭軟土

        宋紹飛

        (貴州烏江能源集團公司,貴陽 550000)

        1 工程概述

        本案例公路工程的全線長度為21.39km,起止樁號是K26+500~K47+800。建設標準是一級公路,設計的行車速度為80km/h,路基的寬度為24.5m,同時橋涵設計荷載是公路-I 級。

        2 軟土地基病害剖析

        2.1 軟基分布情況

        經(jīng)過對公路工程進行實地勘察發(fā)現(xiàn),軟土路段的具體位置是K44+016~K46+859,長度為3 630.66m。此公路工程軟土地質(zhì)特點是:軟土是淤泥質(zhì)黏土,表現(xiàn)狀態(tài)是軟塑、流塑,厚度11.63~19.25m,埋深1.7~6.5m,壓縮模量為3.2MPa,含水量處在30%~66%之間。

        2.2 軟基概念與性質(zhì)

        按照JTG C20—2011《公路工程地質(zhì)勘察規(guī)范》相關規(guī)定【1】,處于靜水或是緩流水環(huán)境下,且具有下述幾點特性的沉積土屬于軟土。詳細如下:(1)天然含水率相對比較高;(2)孔隙比高于1.0;壓縮系數(shù)a0.1-0.2>0.5MPa-1;十字板的抗剪強度低于35kPa【2】。

        以天然孔隙比與有機質(zhì)的含量作為依據(jù),軟土基本可以分成 4 類(見表 1)。

        表1 以孔隙比、有機質(zhì)含量為依據(jù)的軟土分類情況

        2.3 軟土路基病害類型

        2.3.1 路基失穩(wěn)

        針對軟土地基而言,其抗剪強度比較弱,在路基填方相對偏高或受重型車荷載的條件下,軟土層就容易形成滑動面。而軟土基本表現(xiàn)為流塑狀態(tài),若是從路堤的兩側出現(xiàn)位移后,就會引發(fā)側變形并擠出、路基的頂部下陷問題,從而嚴重影響路基的穩(wěn)定性。

        2.3.2 不均勻沉降

        不均勻沉降是因為路基的各個部位承受的荷載不同,其中,路基中間承受的荷載相對偏大,其沉降量就大;而路基兩側承受的荷載相對偏小,相應的沉降量也小;此外,各個路段軟土層厚度的不同也會引發(fā)不均勻沉降,其中,厚度較大的軟土層路段,其沉降量較大;而厚度較小的軟土層路段,其沉降量較小。

        2.3.3 橋頭路基病害

        一般軟土橋頭區(qū)域采用的是路堤高填方,若是軟土層的厚度相對比較大,就容易發(fā)生橋頭路基病害。具體表現(xiàn)如下:首先,軟土地基的承載力薄弱,路基的高填筑會導致路基失穩(wěn),當較大的土壓力作用在橋臺后,就會造成橋臺傾覆或者是滑移,從而嚴重影響橋梁結構安全性【3】。其次,軟土地基比較容易出現(xiàn)沉降問題,而橋梁施工基本選擇的是樁基礎,沉降量相對較小,若是橋頭位置出現(xiàn)不均勻沉降,就會引發(fā)橋頭跳車現(xiàn)象,面對車輛的額外沖擊,會使不均勻沉降問題變得更加嚴重,直接威脅行車安全。

        3 軟土地基處理技術

        3.1 處理思路

        通過對公路工程進行實地勘察,并對軟土路段基本情況與特性進行研究發(fā)現(xiàn),軟土的類型是淤泥質(zhì)土,變現(xiàn)的基本狀態(tài)是軟塑、流塑,而且含水率相對偏高(處于30%~66%之間),軟土層厚度在11.63~19.25m,埋深在1.7~6.5m。綜合考量工程現(xiàn)場地形地貌、地質(zhì)構造、水文地質(zhì)以及地層巖性等基本特性,以及軟土地基的處理技術適用要求,同時在把握施工工期、工程造價以及環(huán)保要求等相關要素下,重點研究了公路工程軟土路基處理技術。

        以JTG D30—2015《公路路基設計規(guī)范》規(guī)定為準,軟土地基施工結束后的沉降量需要達到表2 要求。

        表2 軟土地基工后沉降量的容許范圍 mm

        3.2 分段處理

        3.2.1 普通路段軟土地基

        若是軟土層具備良好的排水性能,且壓縮性相對偏低,通過計算工后沉降量、承載力都達到設計規(guī)范基本要求,就可以選擇“塑料排水板+砂墊層+堆載預壓”的處理技術方案【4】。

        事實上,排水固結方法是有效處理軟土地基的一種技術方案,基本包含排水與加壓。當?shù)鼗艿礁郊討Φ挠绊?,就會形成超孔隙水壓力,通過加壓系統(tǒng)有效排出軟基中的水分,實現(xiàn)固結沉降,保證沉降安全過渡,從而提高軟土地基自身的抗剪強度。此外,利用優(yōu)化塑料排水板的間距與預壓時間等,也能夠保證工后沉降量與承載力達到設計標準規(guī)定要求。

        3.2.2 橋頭路段

        橋頭路段軟土地基處理一般選擇復合地基方法,即水泥粉煤灰碎石樁(簡稱CFG 樁),其主要包含了水泥、碎石及粉煤灰等,然后按照最佳的配合比進行配制而成,突出性特點是樁體具備較高的膠結強度,基本處在剛性樁和柔性樁間。CFG 樁與樁間土受到褥墊層作用后,就會形成CFG 樁復合地基,一般橋頭路段軟土地基的處理長度在30~50m(按照5H~7H 控制,H 為后臺填土高度)【5】。

        3.2.3 過渡段

        橋頭路段對沉降量的要求比較嚴格,而普通路段的要求則比較低,所以,橋頭路段的軟土地基與普通路段的軟土地基間需要建立過渡段,以達成沉降過渡的目的。CFG 樁復合地基能夠經(jīng)過優(yōu)化樁長、樁徑以及樁間距等完成承載力與剛度的安全過渡,所以,此公路工程選擇優(yōu)化CFG 樁的樁間距方式來實現(xiàn)路基的協(xié)調(diào)變形。

        本案例公路工程中各個路段軟土地基的處理技術方法詳見表3。

        表3 各路段軟土地基處理技術

        4 軟土地基處理效果檢測

        在公路工程軟土地基處理結束之后,需要對地基的穩(wěn)定性與沉降量進行動態(tài)觀測,并準確計算出軟土地基工后沉降量。按照路基穩(wěn)定狀態(tài)的評定標準:在對軟土地基沉降量進行觀測時,若是路中線的沉降量超過了1.0cm/d,或者是側向位移超過了0.5cm/d,就判定為不穩(wěn)定地基。

        通過對此公路工程軟土地基工后穩(wěn)定性觀測結果分析,地基沒有發(fā)生不穩(wěn)定問題,而且地基穩(wěn)定性得到了有效增強,實現(xiàn)了預期效果。此公路工程各軟土路段的工后沉降具體見圖1。

        圖1 各路段軟土地基工后沉降量

        橋頭軟土地基樁號:K46+655、K44+440 以及 K46+880;過渡段軟土地基樁號:K44+635、K44+420、K46+835;普通路段軟土地基樁號:K44+480、K46+700、K44+380。

        根據(jù)沉降觀測數(shù)據(jù)結果可知,選擇的軟土地基處理技術實現(xiàn)了預期目的,增強了地基穩(wěn)定性與承載力,工后沉降量達到了標準規(guī)定要求。與此同時,各路段的軟土地基沉降量排序是普通路段>過渡段>橋頭段,由此表明,選擇的軟土地基處理技術不同,其產(chǎn)生的效果也有所區(qū)別,通常在普通路段與橋頭路段間應建立過渡段,以實現(xiàn)軟土地基的協(xié)調(diào)變形,有效控制不均勻沉降,從而保證公路行車安全。

        5 結語

        本文以實際公路工程為例,分析了各路段軟土地基處理技術,根據(jù)工后沉降觀測數(shù)據(jù)結果可知,軟土地基處理效果都達到了標準規(guī)定要求,而且控制了橋頭跳車問題,增強了軟土地基穩(wěn)定性與承載力,保障了公路行車安全,也為同類公路工程施工提供了依據(jù)。

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