軟土地區公路橋頭過渡段地基處理技術分析

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

經過對公路工程進行實地勘察發現，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特點是：軟土是淤泥質黏土，表現狀態是軟塑、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

按照JTG C20—2011《公路工程地質勘察規范》相關規定【1】，處于靜水或是緩流水環境下，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的含量作為依據，軟土基本可以分成 4 類（見表 1）。

表1 以孔隙比、有機質含量為依據的軟土分類情況

2.3 軟土路基病害類型

2.3.1 路基失穩

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。而軟土基本表現為流塑狀態，若是從路堤的兩側出現位移后，就會引發側變形并擠出、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??；此外，各個路段軟土層厚度的不同也會引發不均勻沉降，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，就容易發生橋頭路基病害。具體表現如下：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，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，若是橋頭位置出現不均勻沉降，就會引發橋頭跳車現象，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現，軟土的類型是淤泥質土，變現的基本狀態是軟塑、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。綜合考量工程現場地形地貌、地質構造、水文地質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《公路路基設計規范》規定為準，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。當地基受到附加應力的影響，就會形成超孔隙水壓力，通過加壓系統有效排出軟基中的水分，實現固結沉降，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 樁復合地基能夠經過優化樁長、樁徑以及樁間距等完成承載力與剛度的安全過渡，所以，此公路工程選擇優化CFG 樁的樁間距方式來實現路基的協調變形。

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，需要對地基的穩定性與沉降量進行動態觀測，并準確計算出軟土地基工后沉降量。按照路基穩定狀態的評定標準：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，就判定為不穩定地基。

通過對此公路工程軟土地基工后穩定性觀測結果分析，地基沒有發生不穩定問題，而且地基穩定性得到了有效增強，實現了預期效果。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。

根據沉降觀測數據結果可知，選擇的軟土地基處理技術實現了預期目的，增強了地基穩定性與承載力，工后沉降量達到了標準規定要求。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，其產生的效果也有所區別，通常在普通路段與橋頭路段間應建立過渡段，以實現軟土地基的協調變形，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，根據工后沉降觀測數據結果可知，軟土地基處理效果都達到了標準規定要求，而且控制了橋頭跳車問題，增強了軟土地基穩定性與承載力，保障了公路行車安全，也為同類公路工程施工提供了依據。