高速公路箱涵通道的地基沉降分析及施工對策

摘 要：高速公路施工中常用箱涵通道的施工方法，用于有效預(yù)防洪水發(fā)生。本文結(jié)合高速公路工程實例，闡述了高速公路箱涵通道地基沉降問題及成因，針對性地提出了解決地基沉降和工程外觀粗糙問題的對策和對施工工藝的要求，旨在為切實提高高速公路箱涵通道施工質(zhì)量，防止工后下沉和外觀粗糙提供有益參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：高速公路；箱涵通道；沉降；對策

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.06.101

0 引言

作為我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)中重要的基礎(chǔ)設(shè)施，高速公路對我國現(xiàn)代交通運輸業(yè)做出了重要貢獻(xiàn)。在高速公路施工中，常見箱涵通道構(gòu)造物，這種箱涵通道設(shè)計能夠有效的降低洪水發(fā)生的頻率，也能夠使高速公路沿線兩側(cè)民生不可或缺的交通載體。高速公路箱涵通道作為路基工程的核心工程單元，對其施工質(zhì)量有嚴(yán)格的要求，只有高質(zhì)量的工程質(zhì)量才能確保高速公路投入使用后順暢通行，才能提升交通運輸功能，才能推動生產(chǎn)力的持續(xù)發(fā)展。筆者結(jié)合高速公路箱涵通道施工實例，深入分析了工后箱涵通道地基沉降和外觀粗糙等質(zhì)量問題，針對性地提出了解決對策和進(jìn)行施工工藝控制的方法。鑒于此，筆者認(rèn)為應(yīng)不斷進(jìn)行設(shè)計理論的創(chuàng)新，加強對高速公路箱涵通道施工工藝的研究。

1 高速公路箱涵構(gòu)造物發(fā)生地基沉降的原因

箱涵法，即在施工過程中，將整個箱涵結(jié)構(gòu)作為整體在地下空間中進(jìn)行頂進(jìn)。[1]按照現(xiàn)行的高速公路縱斷設(shè)計，高速公路通常設(shè)計箱涵通道，且兩個箱涵通道之間的距離一般為300-500米。為了有效保證其凈高斷面，設(shè)計者一般將箱涵通道設(shè)置在主路和三級以下道路交叉處，這就決定了較高的路基填筑高度，路基自重大自然也會增加沉降量。受地基天然承載力大小的影響和液塑限程度的影響，發(fā)生路基沉降現(xiàn)象。對于這種現(xiàn)象，通常用水泥攪拌樁予以加固。但是，這種技術(shù)因存在缺乏對施工地段的實地鉆探和對土質(zhì)性能周密的分析等弊端，造成不能夠準(zhǔn)確地估算施工地段土質(zhì)液塑限指標(biāo)，不能科學(xué)地設(shè)計加固樁體長短和施工方法，使得加固樁體未能發(fā)揮出提高地基承載力的作用，這也是造成高速公路箱涵通道工后發(fā)生沉降的原因所在。

2 應(yīng)對高速公路想涵通道工后沉降的設(shè)計對策

鑒于高速公路箱涵通道處地基具有較高的縱斷高程，其地基具有較大的自重。這就需要施工前實地研究分析施工地段的土質(zhì)液塑限指標(biāo)，根據(jù)指標(biāo)數(shù)值針對性的采取樁體加固的措施，以達(dá)到防止地基發(fā)生沉降的的效果。為保證路基不在自重大的情況下發(fā)生連續(xù)沉降和變形，要根據(jù)地質(zhì)條件的差異靈活使用設(shè)計方法。設(shè)計高速公路箱涵通道時要通過精密的計算，確定采用生石灰樁、干法水泥旋噴樁、濕法水泥攪拌樁以及CFG樁等設(shè)計方法，使設(shè)計長度、直徑、樁距等滿足施工地段地基的承載力要求。

對于天然含水量高于50%的軟弱地基，適用于干法水泥旋噴樁。它將水泥粉噴射到地下后，可以對地基土中較多的水分進(jìn)行充分吸收，干法水泥旋噴樁能夠在低溫條件下施工，實現(xiàn)水泥干粉與土的高度固話，從而大大提升原本軟弱地基的承載力。然而，這種施工技術(shù)也存在較大的質(zhì)量控制難度，對于10米以下的樁體，噴灰是否均勻很難控制，這也是造成地下樁體強度降低的原因所在。

對于天然含水量接近20%的軟弱地基，適用濕法水泥攪拌樁技術(shù)。它采用水灰比為0.45-0.5的水泥漿液成樁，強度相對較低，具有一定的復(fù)合地基作用。這種樁的承載力是會隨著樁體長度的變化而變化的，當(dāng)樁長比有效樁長長時，其承載力并不會增強。這種濕法水泥攪拌樁較之干法水泥旋噴樁而言，因?qū)嚢韬玫乃酀{直接注入土中，因而其均勻度好控制，能夠確保樁體的有效強度。但同時它也存在著一些缺陷和瑕疵，在施工初期，液限較低情況下重塑很容易造成攪拌不均勻；同時，濕法水泥攪拌樁對施工人員的操作具有較高的要求，一旦操作不當(dāng)，很可能發(fā)生水泥漿的沉淀。且這種技術(shù)對施工溫度有一定的要求，它不適宜在低溫條件下施工，因此，如果施工操作不當(dāng)或施工條件把握不好，極可能影響施工質(zhì)量。

CFG樁使用的是碎石、粉煤灰、水泥、石屑水等材料混合而成的樁體，它具有半剛性樁的特性，因此不會受到施工地段路基天然含水量的限制。高強度等級的CFG樁，它綜合具有復(fù)合地基、擠密和褥墊層等作用，能夠發(fā)揮較好的提高地基承載力效果的作用。在施工中，常用長螺旋鉆管內(nèi)泵壓和振動沉管打樁機進(jìn)行打樁施工，這樣能夠大大提高樁體的承載力。

對于地下天然含水量高于50%的軟弱地基，使用生石灰樁擠密樁是最佳的選擇。這是因為它以生石灰和碎石為原材料，加入碎石后能夠大大提高施工流動性，使樁體的密實度符合要求。鑒于施工地基的土質(zhì)在脫水后受擠壓其粘結(jié)力會大大提高，這就需要在進(jìn)行加固地基施工時，采用加固后的抗剪強度。

通過對加固地基工程實例的分析，無論對施工地段地基采用何種樁進(jìn)行加固，在樁頂加一層墊層都非常必要。通常，墊層材料以碎石和砂石為主，鋪筑300mm的厚度，這種做法對于降低樁的剪切破壞程度具有非常重要的意義。

3 結(jié)束語

總之， 高速公路箱涵通道地基沉降的解決必須根據(jù)地基土質(zhì)的特點采用合適的樁體設(shè)計方法，并嚴(yán)格按照設(shè)計規(guī)范和施工要求進(jìn)行施工，且要注意氣候條件對施工帶來的影響，以最大限度降低溫度對樁體作用的制約，這是有效防止施工地段箱涵通道地基沉降和外觀粗糙的最優(yōu)化方案，也是最經(jīng)濟(jì)、最簡單的解決辦法，是提高高速公路運行效率，增加使用壽命的關(guān)鍵，要切實深入地加以研究，不斷改進(jìn)，創(chuàng)新工藝才能順應(yīng)當(dāng)今社會對高速公路使用的要求。

參考文獻(xiàn)：

[1]朱侃唯.管幕箱涵法地下通道頂進(jìn)施工地表沉降分析[J].四川建材，2015，4（41）2：149.

作者簡介：岳力光（1972-），男，河北樂亭人，專科，助理工程師，主要研究方向：路基。