大葉公路橋臺后軟土路基處理方法研究

吳江濤，牛建峰

[上海市政工程設計研究總院（集團）有限公司，上海市200092]

0 引言

上海屬于典型的天然軟土地基區域，淺部軟土普遍發育，軟土類型主要為濱海沼澤相堆積類型[1]。軟土具有含水率高、壓縮性大、承載力低、抗剪強度低、滲透性低等特點[2]。正是由于這些特點的存在，在軟土地基上修筑公路就不可避免的需要采取一定的地基處理措施，尤其是高等級公路橋臺后軟土地基的處理。若橋臺后軟土地基處理不到位，會導致橋臺后路基出現較大的工后沉降，與橋臺結構產生較大的沉降差，影響行車安全。因此，控制橋臺后軟土地基的工后沉降，減小道路與橋臺結構的沉降差，是避免出現“橋頭跳車”現象的有效途徑。

本文以大葉公路橋臺后軟土路基為研究對象，總結橋臺后路基處置措施，對比分析不同處置措施下的工后沉降及相應處置費用，從而實現最為經濟合理的控制橋臺后路基沉降。

1 工程概況

1.1 工程背景

大葉公路奉賢段改建工程西起千步涇，東至六奉公路，全長33 km。大葉公路現狀為二級公路，設計速度60 km/h。改造后為一級公路，主線設計速度80 km/h，紅線寬度50 m，是奉賢區一條重要的東西向貫通性貨運通道。本工程標準橫斷面為50.0 m=3.5 m（人行道）+6.5 m（聯絡道）+2.0 m（側分帶）+12.0 m（機動車道）+2.0 m（中央分隔帶）+12 m（機動車道）+2.0 m（側分帶）+6.5 m（聯絡道）+3.5 m（人行道），見圖1。工程沿線河道較多，全線新建跨航道橋2座、跨線橋4 座、地面橋32 座。因此，有必要對橋臺后軟土路基處理方法進行研究，以確定本工程所適用的橋臺后軟土路基處理方法。

圖1 標準橫斷面（單位：m）

1.2 地基土層特性

擬建場地在勘察深度（最大深度為70.0 m）范圍內揭露的地基土均屬第四紀沉積物，主要由粘性土、粉性土及砂性土組成。根據沿線勘察資料顯示，擬建場地沿線地層分布總體較為平穩，其地層分布主要呈以下特點：

（1）沿線表層填土局部以雜填土為主，尤其是現有道路范圍內表層填土以雜填土為主，其余地段表層填土以素填土為主。

（2）沿線淺部③t 層分布不均勻，局部路段有分布，表現為砂質粉土或粘質粉土。

（3）沿線深部⑦層分布總體較為平穩，是較為良好的持力層，但局部路段均勻性較差，對樁基工程有一定影響。

（4）沿線⑦層以下局部有⑧層分布，相對于其上部的⑦層較軟，其分布不穩定，僅局部有分布，層位也有一定起伏，對樁基工程有一定影響。地基土層劃分見表1。

表1 地基土層劃分表

根據場地地基土的構成與特征分析，本工程中路基涉及的土層一般為①層填土及②層粉質黏土。①層填土屬欠固結土，具有含水量高，孔隙比大、均勻性差、強度低等缺點，層厚0.2～7.0 m；②層粉質黏土呈可塑～軟塑狀，中等壓縮性，層厚0.2～2.9 m?？紤]到場地內軟土分布較廣、平均層厚較厚的特點，尤其是在橋梁接坡段，局部屬于高填土道路，路基地基土在上部填土荷載作用下，會產生較大的工后沉降，在橋頭與采用樁基礎的橋臺形成較大的差異沉降，出現橋頭跳車現象。因此，在橋頭接坡段道路路基需進行特殊處理，以減小與橋臺的差異沉降。

2 軟土路基處理方案比選

2.1 軟土路基處理方法

一般地基處理措施及在本工程中的適用性見表2。

表2 軟土路基處理方法[3-5]

本工程預計工期590 d，由于沒有足夠的預壓期，不考慮采用排水固結預壓法。此外，本工程部分路段位于水源地保護區，對環境保護要求較高，位于水源地保護區路基處理方法禁止使用二灰及粉煤灰材料。EPS 因造價太高，經實踐檢驗，EPS 用于臺后處理，存在一些弊端，近些年已經很少使用，本工程也不推薦使用。

水泥土攪拌樁成樁質量好，施工簡便迅速，對周邊管線和環境的影響小，處理費用相對剛性樁較低。預應力管樁屬于剛性復合地基處理，一般適用于填土較高，處理深度較大的情況，其處理效果好，能有效提高地基承載力。因此，本工程對水泥攪拌樁、高壓旋噴樁、預應力管樁和泡沫輕質混凝土進行方案比選。

2.2 軟土路基沉降計算

剛性樁復合地基一般要求樁端下臥持力層的靜力觸探比貫入阻力Ps 不小于1 000 kPa。按照本工程的地質情況，持力層一般埋深20～40 m，本工程PHC 管樁樁長暫取30 m進行計算。水泥攪拌樁樁長一般不超過20 m，本工程暫取15 m進行計算。

本工程采用理正巖土計算軟件進行沉降計算，相關計算參數見表3，沉降計算結果見表4。

表3 計算參數

表4 不同地基處理方式沉降值 單位：cm

根據沉降計算結果可知，當臺后填土高度為2.0 m時，采用二灰、泡沫輕質土回填、水泥攪拌樁+石灰土、高壓旋噴樁+石灰土已不能滿足控制沉降要求；當臺后填土高度大于2.5 m時，僅水泥攪拌樁+泡沫輕質土、高壓旋噴樁+泡沫輕質土和PHC 管樁+石灰土3 種方法可滿足沉降要求。

2.3 工程造價

對滿足沉降控制要求的水泥攪拌樁+二灰、高壓旋噴樁+二灰、水泥攪拌樁+泡沫輕質土、高壓旋噴樁+泡沫輕質土、PHC 管樁+石灰土這五種處理方法進行工程造價比選，比選結果見表5。

表5 不同地基處理方式造價比較

由表5 可以看出，對于填土高度小于等于2.5 m的情況，水泥攪拌樁+二灰處理方式綜合單價最低；對于填土高度大于2.5 m的情況，PHC 管樁+石灰土處理方式綜合單價最低。

2.4 綜合比選結果

綜合考慮控制沉降的效果、水源地環境保護要求、工程造價等方面，本工程橋臺后路基處理方案如下：

（1）準水源保護區范圍內

橋臺后填土高度大于2.0 m時，采用PHC 管樁+石灰土進行處理，處理長度至少20 m，總處理長度不宜過長，具體處理長度需根據現場實際情況進行確定，保證路橋沉降合理過渡即可。

（2）準水源保護區范圍外

橋臺后填土高度小于等于2.5 m時，采用水泥攪拌樁+二灰處理，處理長度至少20 m。

橋臺后填土高度大于2.5 m時，采用組合式地基處理方式。對于填土高度超過2.5 m部分采用PHC管樁+石灰土處理，處理長度至少20 m；對于填土高度小于等于2.5 m部分采用水泥攪拌樁+二灰處理，處理長度至少20 m。

此外，橋臺后路基處理長度不宜過長，具體處理長度需根據現場實際情況進行確定，保證路橋沉降合理過渡即可。

3 結語

本文結合大葉公路改擴建工程對橋臺后軟土路基處理方法進行了比選研究，針對本工程的特點，綜合考慮控制沉降效果、水源地環境保護要求、工程造價等方面，確定了適用于本工程橋臺后軟土路基的處理方法。