高速公路橋臺軟基處理工藝分析及加固方案設計

劉 英

(湖南省湘筑工程有限公司)

1 工程概況

M 高速公路路線所經區域以農田為主，局部溝塘較多，區內地層主要為第四系沖積粘性土、淤泥及淤泥質土、粉細砂，下伏基巖主要是白堊系砂礫巖(起點附近有片麻巖及花崗巖閃長巖)。地下水主要是松散巖類孔隙水，賦予于第四系全新統沖積粉質粘土、淤泥質土及砂礫層。地下水主要接受降雨補給，與地表水呈互補關系。地下水較豐富。埋藏淺，加之局部地下水有承壓性，因此基礎施工時應采取有效的防治措施。

2 軟基處理試驗方案設計

2.1 現場試驗設計方案

考慮以提高地基的承載力減少橋頭過渡段差異沉降和進行現場試驗研究為目的，經過方案比較采用水泥粉噴樁聯合土工格柵法處理。該法主要施工流程是自地面向下打設樁徑d=50 cm、且樁間距為150 cm 的正三角形布置的水泥粉噴樁，樁深15.5 m。待水泥粉噴樁完工后在樁頂鋪設50 cm 厚砂礫墊層，并在墊層中設置雙向土工格柵，墊層頂部設置防滲土工布。路床頂面下30 cm 設一層土工格柵，以下每隔80 cm 設一層，總共鋪設5 層。

2.2 現場試驗監測布置概況

原位試驗測點布置方案如下:為了有效控制北引橋橋頭過渡段的軟基沉降防止跳車，選取樁號為K12+490 的監測斷面，并設置了沉降板(500 mm×500 mm×2 mm)6 個，土壓力計7 只以及位移邊樁兩根，該樁號的設計填土高度4.50 m，沉降觀測時間起于2012 年6 月7 日，于7 月14 日填土已初步完成，截止到2013 年6 月23 日，共觀測382 d。圖1 所示，其中在圖1 中的圖a、圖b 鋪設了土工格柵，而在圖c 中沒有鋪設。在選取斷面的路堤基底即砂墊層下埋設沉降板，其中埋設在樁頂和相鄰樁間土上各三個，并在路堤兩側的樁頂和樁間土上各埋設一只土壓力計，同時在不同深度的土工格柵上埋設三只以此來觀測軟基樁頂和樁間土的豎向沉降和土壓力。其中:C 表示沉降板，Y 表土壓力計，W 表示位移邊樁。

圖1 測試元件平面布置圖

3 軟基處理結果分析

3.1 橋頭軟基沉降觀測

對路基進行沉降監測是指導施工和保證工程質量的重要指標之一，也是檢驗加固效果和分析變形機理的重要手段。通過監測，沉降板C1～C3 的沉降量分別為226 mm、237 mm、223 mm、238 mm、220 mm、263 mm。圖42～45 的P－t－s 曲線為樁號K12 +490 斷面樁間土和樁頂沉降板的實測沉降隨填土荷載變化的過程線，從圖中可以看出，樁頂和樁間土的沉降曲線的發展趨勢大致相同，在填土初期沉降曲線均呈線性變化，且沉降量較為接近，但是隨著填土荷載的增加沉降差隨著沉降量的增大也逐漸增大。同時可以看出，在圖1 均鋪設有土工格柵的圖a、b 各埋設的兩個沉降板中，經圖2 和圖3 樁頂和樁間土的最大沉降量的差值僅為1.5 cm，這表明該工程采用土工格柵分層鋪設在水泥粉噴樁上能很好的發揮土工格柵的調整和擴散應力作用，使豎向加固體系粉噴樁充分利用;但在圖1 對于未鋪設有土工格柵的圖c 埋設的兩個沉降板中，比較樁頂和樁間土的最大沉降量的差值為4.3 cm，這表明該工程若只采用水泥粉噴樁處理地基，則不能有效的使豎向加固體系粉噴樁充分利用;同時通過分析圖1 中的圖a、c 對于鋪有和未鋪土工格柵的樁間土的沉降值，沉降差也達到了4.6 cm，因此，粉噴樁與土工格柵聯合加固技術能有效地控制樁與樁間土的沉降差，說明這種加固軟基的處理方法是成功的，在工程上可大量推廣。

圖2 C1 和C1’的P－t－s 曲線圖

圖3 C2 和C2’的P－t－s 曲線圖

3.2 橋頭軟基側向位移觀測

路基的側向位移監測是掌握并預測滑坡趨勢確定路基在填土過程中是否穩定，為施工和填土速率提供指導防止加荷速率過快導致路基失穩。圖4 表示的是樁號K12 +490斷面左右兩路堤邊溝旁位移邊樁的s－t 曲線圖。從圖中可以看出鋪設土工格柵的左側邊坡位移邊樁W1 的位移量明顯比未鋪設土工格柵的右側位移邊樁W2 位移量小得多，而在非實驗段即均鋪有土工格柵的另一斷面埋有的位移邊樁(W1’和W2’)的監測值可以看出兩側的位移均很小，且較為接近。這都說明了粉噴樁聯合土工格柵處理橋頭軟基的方法對減少側向位移也是有良好效果的，這對于快速施工保證路堤穩定是很有利的。

4 結束語

采用粉噴樁聯合土工格柵處理高填方路堤能有效提高樁土應力比，增加樁體荷載分擔比，有效減小路堤沉降和不均勻沉降;經粉噴樁聯合土工格柵處理的橋頭軟基，沉降得到很好的控制，沉降量在填土完成后很快趨于穩定，樁頂和樁間土的沉降差很小，滿足設計規范要求，說明了土工格柵在施工工程中有效發揮了調整樁土共同承受應力的作用，對減小路堤的沉降以及路橋剛柔過渡的差異沉降起到了明顯的效果，能夠防止橋頭跳車現象的發生;粉噴樁聯合土工格柵處理橋頭軟基的方法對減少側向位移也是有良好效果的，這對于快速施工保證路堤穩定是很有利的。

圖4 W1 和W2 的s－t 曲線圖

［1］羊曄，劉松玉，鄧永鋒.加筋路基處治不均勻沉降模型試驗研究［J］.巖土力學，2009，(3).

［2］劉景艷，董曉明.加筋路基的技術優化設計［J］.華東公路，2011，(3).

［3］白永兵.路橋過渡段不均勻沉降限值標準研究［J］.交通標準化，2008.