摘要 泰州是上海都市圈的中心城市之一，地質(zhì)條件復(fù)雜，軟土地基處理一直是市政道路設(shè)計的重難點，特別是在橋頭基礎(chǔ)處理上，由于臨河地段的泥土含水量大、強度低，處理不當(dāng)會造成橋頭基礎(chǔ)沉降嚴(yán)重、跳車等情況，對交通的舒適性和安全性影響較大。文章結(jié)合實際工程案例應(yīng)用，對泰州市政道路橋頭臺后基礎(chǔ)沉降，提出采用輕質(zhì)泡沫混凝土處理橋臺后高填土路基，應(yīng)用效果較好。

關(guān)鍵詞 輕質(zhì)泡沫混凝土；軟土地基；地基處理；工后沉降

中圖分類號 U416.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 2096-8949（2023）07-0091-03

0 引言

該項目位于長三角地區(qū)上海都市圈中心城市之一的泰州市。工程項目所在地河網(wǎng)密布，路網(wǎng)密度較高，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)不可避免地會涉及橋頭軟土地基處理工況。隨著新技術(shù)、新材料的應(yīng)用，處理橋臺后沉降的方式方法越來越多，輕質(zhì)材料的應(yīng)用能較好地適應(yīng)復(fù)雜的建設(shè)條件，在集約土地空間、縮短項目施工工期、降低施工運維成本等方面有較好表現(xiàn)。

1 概述

該工程作為北部街區(qū)重要的東西向交通要道，是功能區(qū)之間的主要橫向聯(lián)系干道，并承擔(dān)外圍交通向內(nèi)部交通轉(zhuǎn)換的功能，具有老城區(qū)與城郊接合部的共同特點，也是北部區(qū)域與老城區(qū)聯(lián)系的重要紐帶，對于構(gòu)筑和完善泰州北部的道路交通網(wǎng)絡(luò)，促進(jìn)北部街區(qū)的開發(fā)和建設(shè)，推動沿線土地開發(fā)利用，構(gòu)筑特色景觀風(fēng)貌，方便居民的生產(chǎn)和生活均具有重要的意義。該次報告中的運河路（海陵南路—東風(fēng)北路），規(guī)劃為城市主干路，西起海陵北路，東至東風(fēng)北路，全線共設(shè)置草河橋、智堡河后河橋和智堡河大橋三座橋梁，設(shè)計速度50 km/h，紅線寬度45 m，全長約1 425.7 m。

2 問題的提出

根據(jù)現(xiàn)場勘測報告，沿線淺部土質(zhì)條件普遍較差，分別為①層表土、②層粉質(zhì)黏土、③層泥質(zhì)粉質(zhì)黏土，該地質(zhì)土層未經(jīng)處理不宜作為該項目的地基持力層。

①表土：灰色～灰黃色，以飽和、松散狀的粉土及粉質(zhì)黏土組成、局部含植物根莖，溝塘部位為淤泥，拆遷處為水泥地坪、磚瓦等建筑垃圾和混凝土碎塊等?？傮w地層土分布普遍，勘察揭示土質(zhì)不均、成分雜、結(jié)構(gòu)松散、為高壓縮性低強度土、工程性質(zhì)較差，該土層地層厚約0.5～2.7 m。

②層粉土夾粉質(zhì)黏土：灰黃色，濕～很濕，無光澤，搖振反應(yīng)快，干燥強度低，韌性小，是一種以粉質(zhì)為主的粉質(zhì)黏土。局部夾軟塑粉質(zhì)黏土，河塘部分局部缺失，一般層厚為0.50～7.50 m，屬中等壓縮性中等強度土，工程性質(zhì)一般。

③層泥質(zhì)粉質(zhì)黏土夾粉土：灰色～灰黑色，流塑成型，略有光澤，無搖動反應(yīng)，干強度及韌性中等。局部夾軟塑粉質(zhì)黏土和稍密實的粉質(zhì)土層，層厚比例為1/3。該土層厚度不均，一般土層厚度1.30～20.8 m，為工程性質(zhì)較差的高壓縮性低強度土。

為保證設(shè)計質(zhì)量，根據(jù)規(guī)范要求，對該項目軟土路基工后沉降提出如下要求：與橋臺相接處≤0.1 m。

該項目橋臺后路基最大填土高度2.2～5.8 m，地質(zhì)條件較差，如采取的治理措施不當(dāng)，大部分橋臺在施工后沉降難以滿足設(shè)計要求。如何處理好這部分后臺高填土的軟土路基，成為這一項目設(shè)計的難點，也成為這一項目的工作重點。

3 處理方案比選

橋臺后基礎(chǔ)處理初步選用復(fù)合地基或輕質(zhì)材料路堤兩大類。以下對水泥攪拌樁、預(yù)應(yīng)力管樁和輕質(zhì)泡沫混凝土三種處理方式進(jìn)行了深層次探討與對比。

3.1 水泥攪拌樁

水泥攪拌樁是通過攪拌機械將水泥等材料作為固化劑與軟土進(jìn)行強制攪拌，利用兩者之間的物理化學(xué)反應(yīng)，改善軟土的物理力學(xué)性質(zhì)，形成與原地基復(fù)合的水泥土樁（柱）體，從而能較好地改善地基土性質(zhì)，控制沉降滿足設(shè)計規(guī)范要求。采用攪拌法加固地基主要用于高液限土、強度低軟土、高壓縮性、排水性差的飽和軟黏土等地質(zhì)情況。

水泥攪拌樁目前有漿噴（濕法）和粉噴（干法）兩種形式，該工程擬采用濕法工藝施工，樁長≤15.0 m，樁間距1.2 m，三角形布置，樁徑500 mm，采用標(biāo)號為325號硅酸鹽水泥，摻入量為10%。水泥攪拌樁施工養(yǎng)護完成經(jīng)檢驗合格后才可鋪設(shè)沙墊層、土工格柵，總厚度約40 cm。雙向土工格柵分別鋪于砂墊層10 cm和30 cm處，要求土工格柵材料經(jīng)、緯向抗拉強度≥80 kN/m，對應(yīng)伸長率≤10%[1]。

3.2 預(yù)應(yīng)力管樁

預(yù)應(yīng)力管樁樁位布置呈正方形，預(yù)應(yīng)力管樁完成植樁后，混凝土樁帽在樁頂現(xiàn)澆，樁帽尺寸140 cm×140 cm

×30 cm，截面為正方形。樁帽施工完成后，鋪設(shè)碎石及兩層鋼塑格柵。鋼塑格柵材料需滿足設(shè)計要求，鋪設(shè)時控制搭接長度gt;0.5 m，并且上下層應(yīng)交替錯開接縫[2]。

采用C20混凝土現(xiàn)澆將臺后4排預(yù)應(yīng)力管樁樁帽連成一體，同時在管樁間加裝塑料排水板，以減少現(xiàn)有橋臺受地下水位橫向擠壓的效果。

預(yù)應(yīng)力管樁預(yù)制選用6.0 m、8.0 m和10.0 m三種標(biāo)準(zhǔn)長度的施工組合，采用焊接法接樁。預(yù)應(yīng)力管樁沉樁采用靜壓方式，以減少施工過程中對現(xiàn)有路基及沿線管線造成的沖擊。

3.3 輕質(zhì)泡沫混凝土

在橋臺后路基處理段范圍內(nèi)，反開挖至原地面以下1 m后換填輕質(zhì)泡沫混凝土至路基頂面。路基填筑如圖1所示。

橋臺臺背填筑輕質(zhì)泡沫混凝土主要利用其輕質(zhì)性（該工程中可采用最小容重為6 kN/m3的輕質(zhì)泡沫混凝土），減少附加應(yīng)力，從而減少工后沉降。但輕質(zhì)泡沫混凝土在成形前遇水會影響成形質(zhì)量及成形后的密度，因此澆筑前要做好防排水工程。為了讓輕質(zhì)泡沫混凝土能夠與地面很好地結(jié)合，地基及邊坡連接處也需整平。為滿足路基頂面坡度要求，設(shè)置臺階滿足縱坡坡度變化，每層臺階高差不超過50 cm，沿臺階方向各平臺長度不小于2 m[3]。

輕質(zhì)泡沫混凝土每層澆筑厚度25～50 cm，在下一層澆筑前加蓋土工布進(jìn)行維護，以免出現(xiàn)裂縫。施工中遇到雨水，在固化前需要先覆蓋輕質(zhì)泡沫混凝土，以減少雨水的影響。

3.4 方案比選

采用三種地基處理方式針對不同橋梁臺后的典型地質(zhì)斷面，進(jìn)行工后沉降的計算，其結(jié)果見表1～3。

根據(jù)計算，三種高填土軟土地基處理方案均滿足了設(shè)計要求。由于該工程道路工期緊，沒有足夠的預(yù)壓期，同時還需考慮地基處理施工期間對周邊環(huán)境的影響，并通過對三種方案比選，得出如下優(yōu)缺點。

（1）水泥攪拌樁不宜用于該工程地質(zhì)條件。該工程地段存在較深的軟弱地層，采用水泥攪拌樁不經(jīng)濟，樁基礎(chǔ)工程質(zhì)量很難得到有效保證。

（2）相對PHC管樁，輕質(zhì)泡沫混凝土的擠土效應(yīng)小、效果更優(yōu)。旋挖樁工程造價較高、且施工質(zhì)量控制較差。其優(yōu)點在于施工期間擠土效應(yīng)較小。雖然PHC管樁成本低，但擠土效應(yīng)較明顯。近年來輕質(zhì)泡沫混凝土施工技術(shù)日臻完善，并積累了較多的工程實踐經(jīng)驗。所以，建議橋臺后地基處理采用輕質(zhì)泡沫混凝土處理。

（3）橋臺后地基處理建議采用輕質(zhì)泡沫混凝土方案。綜合比較，為減少填土后的工后沉降，減少“橋頭跳車”現(xiàn)象的發(fā)生，綜合考慮工程方案的適用性、工程造價、施工難易度等多種因素，該項目建議采用輕質(zhì)泡沫混凝土方案進(jìn)行橋臺后基礎(chǔ)處理。

4 輕質(zhì)泡沫混凝土計算原理及抗浮驗算

4.1 計算原理

該項目采用輕質(zhì)泡沫混凝土代替普通路基填料。在設(shè)計計算時，如何確定基底的附加應(yīng)力是該方案的重點及難點?；赘郊討?yīng)力計算模型如圖2所示。

基底附加應(yīng)力：

PZ=HL×γL+HF×γF?S×γS （1）

式中，HL、γL——路面結(jié)構(gòu)層厚度及容重；HF、γF——輕質(zhì)泡沫混凝土厚度及重度；S、γS——原地面反開挖深度及素土的容重；PZ——基底附加應(yīng)力。

在基底應(yīng)力計算時，S取值采用地坪平均標(biāo)高計算。設(shè)計時，按工后沉降不超過10 cm來控制基底應(yīng)力，由此控制輕質(zhì)泡沫混凝土的換填深度。計算時，路面結(jié)構(gòu)重度取23 kN/m3、輕質(zhì)泡沫混凝土重度取6 kN/m3，其他取18 kN/m3。

4.2 抗浮驗算

如圖3所示，h——抗浮計算水位至輕質(zhì)泡沫混凝土路基底的高度（m），HF——輕質(zhì)泡沫混凝土填筑高度（m），HL——路面結(jié)構(gòu)層厚度（m）。設(shè)抗浮穩(wěn)定系數(shù)為K，則有：

K （2）

式中，γF ——輕質(zhì)泡沫混凝土、γL ——路面結(jié)構(gòu)層的容重（kN/m3）。

抗浮計算結(jié)果見表4，滿足抗浮設(shè)計要求：

5 結(jié)語

該文結(jié)合泰州地區(qū)實際工程，選取典型地質(zhì)斷面，通過對上述三種方案處理中的優(yōu)缺點對比分析，推薦采用輕質(zhì)泡沫混凝土方案為該項目高填土軟土路基處理方案。實踐證明臺后處理效果較好，可以供同類工程參考和借鑒。

參考文獻(xiàn)

[1]羅俊. 混凝土攪拌樁在地基處理中的應(yīng)用[J]. 建筑工程技術(shù)與設(shè)計， 2014（34）： 1134.

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[3]周孔. PHC管樁在臨港新城市政道路橋臺后高填土路基處理中的應(yīng)用[J]. 城市道橋與防洪， 2017（6）： 78-80.