道路橋梁施工中軟弱地基的處理方法探析

摘 要：近年來隨著我國交通發展需求的日益提高，大部分道路線路修建不得不通過土質條件不良的地基，即在軟弱地基上修路，這對我國道路施工過程帶來了諸多不利影響。本文將從道路橋梁施工中軟弱地基處理的目的解析起步，探討在道路橋梁過渡段中軟弱地基的沉降計算方法及相關處理方案。

關鍵詞：軟弱地基 道路橋梁施工 過渡段 沉降 計算 處理方法

一、在道路橋梁施工中處理軟弱地基的意義

由于某些道路橋梁施工段存在軟弱地基，所以就必須對其進行處理，處理意義就在于改善地基的變性性質與滲透性質，實現對地基承載能力的提升，降低不均勻沉降與基礎沉降，同時也能降低軟弱地基的壓縮性，最終達到地基穩定目的。就目前的處理技術來看，要從軟弱地基的性質方面著手實現改善，比如減少或消除地基中膨脹土的漲縮性以及黃土的濕陷性。亦或是通過研究地基的振動特性來改善其抗震性能。另外，要積極改善地基的透水特性、抗變形特性與剪切特性，上述處理措施都能夠達到穩定地基，防止道路橋梁沉降的目的，對道路交通產業發展具有極高的現實意義與價值。

二、由軟弱地基所引發的道路橋梁過渡段沉降計算

考慮到軟弱地基的土層分布與土體本質結構之間的復雜關系性，所以想要對由它所引起的地基沉降進行精確計算是非常困難的。一般來說，軟弱地基環境下的道路橋梁過渡段沉降可以分為加固區沉降和下臥層沉降，將它們分別用S1、S2表示，其中S1的計算要采用到復合模量法、樁身模量法和應力修正法3種，而S2則主要采用分層總和法，二者所造成的地基沉降也被稱為復合地基沉降，如圖1。

1.對S1加固區沉降的計算分析。對加固區沉降的計算涉及兩種方法，復合模量計算法和應力修正法。

1.1復合模量計算法。如果道路橋梁的CFG樁體與樁間土體是壓縮模量統一的復合土體，就可以運用分層總和法來計算加固區沉降量S1，進而計算每層復合土體在荷載作用下的壓縮量之和為：

。在算式中，表示第i層的土體附加應力增量，而Hi表示第i層的復合土層厚度。所以地基土體的復合壓縮模量Ecs可以借助面積置換率來計算，即：。在算式中，Eps表示樁體的壓縮模量，Ess表示樁間的土壓縮模量，m表示面積置換率。

1.2應力修正法。應力修正法可以使加固區沉降量S1成為樁間土的壓縮量，并根據樁土應力比與復合地基的面積置換率來得到樁間土體的附加應力修正系數。它的表達算式應該為：

在算式中表示還未加固的地基第i層土體附加應力增量，△Psi表示加固區第i層的樁間土附加應力增量，Esi表示還未加固的地基沉降量，μs表示應力修正系數，n表示樁土的應力比，m表示面積置換率。

2.對S2下臥層沉降的計算分析。S2下臥層沉降壓縮量應該采用分層總和法進行計算，它的沉降量求解難點就在于如何準確確定下臥層所承受的荷載，一般來說工程中會常常用到壓力擴散法。該方法針以復合地基上的分布荷載P與加固區土體壓力擴散角β作為主要計算參數，由此來計算下臥層的荷載為：

在算式中B就代表了荷載的作用寬度，D代表荷載作用長度，而h代表復合地基的加固區深度，如圖2。

三、道路橋梁施工中軟弱地基的處理方法

考慮到軟弱地基表面會存在較厚的淤泥質粉質粘土，所以它的承載能力必定很難滿足設計要求，一旦道路橋梁出現降雨等自然因素影響，軟土地基的沉降變形可能性也將會增大，所以必須對其進行處理。通常的方法是清淤換填全部軟弱地基層，但這種方法需要耗費大量的土方所以成本相當高昂。本文所選擇的是粉噴樁的處理方法，它的加固效果良好，但造價略高，在其基礎上根據項目經濟條件、處理效果與工期制約進行改良，最終決定采用CFG樁配合搭板與加筋砂墊層的復合地基處理方法。

1.具體處理方法解析。首先，CFG樁復合地基應該按照現場的試樁狀況進行安排，最好采用沉管法來對軟土地基進行CFG樁體搭設，并在道路橋梁的連接處設置長度在56～70m的過渡段，通過過渡段來引導橋頭與加固處理區，并采用等邊三角形布置來調整樁長、樁間距離，同時按照一般道路橋梁堤段的沉降方法來實施剛柔過渡處理。在打樁達到樁身強度以后再進行褥墊層填筑，確保墊層頂所鋪設的單層雙向土工格柵滿足回填臺背要求。考慮到不同間距狀況下CFG樁的復合地基剛度不同，所以在道路橋梁的過渡段就能形成地基剛度的過渡效果，使原有剛度差異變成剛柔緩慢過渡段，而道路橋梁的跳躍沉降形式也會逐漸轉化為緩和的線性過渡，使沉降量大大降低。

2.處理方法技術流程。首先第一步就要確定樁體混凝土，一般需要采用碎石、石屑、粉煤灰與水泥共同混合形成。樁體本身要按照C20混合料的配比進行設計，并在混合料試塊的標準要求下養護30天左右使其抗壓強度標準值大于15MPa。施工前要在實驗室做好配合比試驗，按照配合比配置混合料，并振動沉管灌注成樁，確保施工坍落度控制在30～60cm范圍內。在成樁后其樁頂的浮漿厚度要控制在200mm以內。其次是成樁試驗，在施工前要勘察軟弱地基淤泥層的厚度變化情況，并分段實施橙裝工藝性試驗，再根據試驗結果來確定最為合理的施工工藝參數。在試樁過程中，應該選取道路橋梁最具代表性的過渡段實施樁長成樁試驗，并且保證每段試樁數量可以維持在5～8根。在進行過CFG樁成樁試驗后，施工方基本可以達到復核地質狀況目的，確定施工工藝、鉆進速度、施打工藝、混合料施工配比、坍落度、攪拌時間、關注速度、成樁質量、成樁質量標準核查等等分項指標。最后是試驗檢測部分，它要在CFG樁成形30天后才進行，主要檢測的目標包括了樁體的抗壓強度、樁體應變動力試驗以及成樁質量和樁身的完整性等等。要考慮到對道路橋梁中不同樁長進行單樁復合地基荷載試驗，確保每一根CFG樁的實際承載力，并根據承載力變化來修正對軟弱地基的處理方法和設計參數。

3.施工技術控制要點。要點（1）在對道路橋梁軟弱地基的處理過程中，要根據橋梁過渡段成樁的打樁樁頂位移來進行實時監測。要點（2）要確保混合料被均勻拌合并投料充分。要點（3）在對道路橋梁進行清土和截樁時，不要造成樁頂標高以下的樁身發生斷裂現象，這樣或造成其對樁間土的強烈擾動。要點（4）在冬季施工時要確保混合料入孔溫度不會低于6℃，并且做好對樁頭和樁間土的保溫措施。要點（5）要確保施工的垂直度偏差小于1%。

四、結語

本文通過對軟弱地基所引發的道路橋梁過渡段進行沉降計算，明確了CFG樁復合地基處理過渡段軟弱地基這一有效方法。它不但實現了對道路橋梁復合地基的承載力提升，也有效控制了地基與橋梁路基表面的樁體沉降效果，最大限度確保了道路橋梁的建設質量。同時它也提醒未來的道路橋梁施工項目要將對軟弱地基問題的處理作為我國道路事業建設的重點。

參考文獻：

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