高速公路項目深厚軟弱路基段路橋過渡處理方案比較分析

劉 飛

（貴州路橋集團有限公司,貴州 貴陽 550001）

0 引言

近年來，我國的高速公路建設日趨完善，在公路施工中不可避免會經過深厚軟土地區，處治不當極易造成橋頭跳車現象，嚴重影響行車安全。橋臺和路基之間存在差異性沉降，大大降低行車舒適度，并對道路通行能力和行車速度造成影響，極易引發交通事故，對人們的生命財產安全造成嚴重威脅[1-3]。為防止出現橋頭跳車現象，必須對橋頭路段實施軟土地基處理[4]。

1 工程地質概況

某高速公路3個匝道全部處于K0+067～K0+290 范圍內。采取鉆孔的方式對3個區域的地質狀況進行分析，得出其土質分布大體相同，自上而下依次為：

（1）耕植土（Q4pd）：灰色，亞黏土狀，厚度為0.6～0.7 m。

（2）淤泥（Q4mc）：灰黑色，流塑狀，內部存在少量粉細砂土。厚度為6.7～8.2 m。

（3）淤泥質亞黏土（Q4mc）：介于灰色和灰黑色之間，軟塑狀，土質均勻，存在少許粉細砂。厚度為28.6～30.0 m。

（4）含卵礫石層（Q4al）：灰色，卵、礫石為圓形和橢圓形結構。厚度為10.2～21.1 m。

（5）基底巖性為白堊系紅色碎屑巖（K）。分布范圍較廣，厚度為47.6～58.5 m。

2 處理方案

結合現場地質狀況及工期情況，對KX、JK、KJ 三個橋臺區域進行綜合分析，確定KX、JK 橋臺區域采取泡沫輕質混凝土方案施工，KJ 橋臺區域則采取預應力管樁方案施工，具體分布情況如圖1 所示。

圖1 路橋過渡段平面分布圖

2.1 泡沫輕質混凝土施工方案

泡沫輕質混凝土主要材料為水泥、砂，粒徑較小，流動性較好，施工時工藝流程操作簡便，該文結合KX匝道過渡段工程實踐，全方位闡述泡沫輕質混凝土施工方案[5]。

2.1.1 施工技術要點

（1）如圖2 所示，采用分層澆筑的方式進行泡沫混凝土澆筑，為確保密實度滿足要求，分層厚度不得超過500 mm。

圖2 KX 匝道泡沫輕質混凝土路橋過渡段縱斷面（單位：cm）

（2）泡沫輕質混凝土過渡段和處治后的地基結合部位應設置厚度為100 mm 的砂墊層，同時在墊層表面鋪設防滲土工布。

（3）在泡沫輕質混凝土和基床接觸部位設置厚度為100 mm 的土工格柵，并在土工格柵上、下部位分別鋪設滲水和防滲水土工布，同時保證土工格柵超出基床5 m左右。

（4）砂墊層左右兩側按規范要求布設排水溝，并在泡沫輕質混凝土層間隔2 m 布設一道PVC 管組織排水。

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（5）該部位和普通路基連接位置，應按照1 ∶2 的比例進行放坡。

（6）泡沫輕質混凝土流值控制在160～180 mm范圍內。

2.1.2 施工工藝

泡沫輕質混凝土施工方案的施工工藝如圖3 所示。

圖3 泡沫輕質混凝土施工工藝

2.2 預應力管樁施工方案

KJ 匝道路橋過渡段施工方案為預應力管樁施工。

2.2.1 施工技術要點

（2）打樁時，嚴格控制樁錘、樁帽、樁身三者中心在同一垂線上。

（3）嚴格保證樁身垂直度，當傾斜率大于0.8%時，應停止錘擊，查找原因并實施糾偏。

（4）若樁尖遇到硬土層，應結合現場實際情況采取科學方式糾偏，嚴禁生扳硬撬。

（5）接樁采用焊接方式，應從兩側對稱施焊，并保證焊縫飽滿、平整，嚴禁存在夾渣、氣孔等質量缺陷。

2.2.2 方案施工工藝

路橋過渡段預應力管樁錘擊法施工的工藝流程如圖4 所示。

圖4 預應力管樁錘擊法施工工藝流程

3 路橋過渡段處理方案比較

3.1 安全性比較

泡沫輕質混凝土質量較輕，并具有一定的直立性，不會對橋臺及周邊土體造成側向擠壓，能有效保證橋臺結構安全[6]。

預應力管樁施工原理為擠土受力，運用該方法對橋臺過渡區域實施處理，應待管樁完全施工完成后方可進行橋臺樁基及橋臺施工，以有效避免預應力管樁錘擊帶來的擠壓沖擊對橋臺造成破壞[7]。

3.2 經濟性比較

對預應力管樁及泡沫輕質混凝土兩種方式處理KX匝道過渡區域的經濟性實施對比分析。嚴格按照設計方案中工程量、現行定額和材料價格對兩種方案產生的實際成本實施計算，具體結果如表1、表2 所示。

表1 預應力管樁處理方案造價

表2 泡沫輕質混凝土處理方案造價

通過兩種方案的綜合比較可知：深厚軟土路基區域，泡沫輕質混凝土填筑方案成本較低，經濟效果顯著。同時，從橋臺受力角度分析，在確保其結構安全和滿足使用功能的前提下，可進一步對橋臺及橋臺樁結構形式實施優化，橋臺結構采用單排樁柱式結構，能最大限度地縮短施工周期，降低工程造價。

3.3 適用性比較

預應力管樁具備如下優點：1）形式多樣，種類齊全，具有較大的選擇空間；2）樁身承載性能好，強度高，抗彎能力強；3）樁體質量有保障；4）使用范圍廣，對地質條件要求較低，能夠適合地質狀況變化較大的地層；5）施工方便，便于吊裝和運輸，接樁方便快捷；6）施工效率高，周期短[8-9]。

其缺點如下：1）預應力管樁運輸及存放條件要求較高；2）具有較高的防腐要求；3）對飽和性黏土土層及基坑開挖技術要求較高，施工質量不易把控；4）樁體錘擊施工中不可避免會遇到較硬土層，會造成沉樁困難的情形，嚴重時會出現管樁沉不下或壓力過大造成樁體破裂的情況；5）土方開挖時會造成樁身傾斜，嚴重時會破壞樁身完整性[10]。

泡沫輕質混凝土施工方案操作簡便、可行性高，并且施工速度較快，填筑7～14 d 便可實施下道工序施工，不影響橋臺及樁基的施工。此外，應用泡沫輕質混凝土方案，橋臺樁基可采取單排樁柱式結構，大大節約施工工期，降低工程造價，因此泡沫輕質混凝土方案具有較強的經濟和工期優勢。

4 結論

該文結合具體工程實踐，從工程建設的安全性、經濟性及適用性等不同角度，對泡沫輕質混凝土和預應力管樁兩種處理方案進行綜合比較，得出泡沫輕質混凝土處理深厚軟土過渡區域，具有經濟高效、安全快捷的優勢，且在后期運營過程中未產生不均勻沉降問題，值得大力推廣和應用。