大叶公路桥台后软土路基处理方法研究

吴江涛，牛建峰

[上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司，上海市200092]

0 引言

上海属于典型的天然软土地基区域，浅部软土普遍发育，软土类型主要为滨海沼泽相堆积类型[1]。软土具有含水率高、压缩性大、承载力低、抗剪强度低、渗透性低等特点[2]。正是由于这些特点的存在，在软土地基上修筑公路就不可避免的需要采取一定的地基处理措施，尤其是高等级公路桥台后软土地基的处理。若桥台后软土地基处理不到位，会导致桥台后路基出现较大的工后沉降，与桥台结构产生较大的沉降差，影响行车安全。因此，控制桥台后软土地基的工后沉降，减小道路与桥台结构的沉降差，是避免出现“桥头跳车”现象的有效途径。

本文以大叶公路桥台后软土路基为研究对象，总结桥台后路基处置措施，对比分析不同处置措施下的工后沉降及相应处置费用，从而实现最为经济合理的控制桥台后路基沉降。

1 工程概况

1.1 工程背景

大叶公路奉贤段改建工程西起千步泾，东至六奉公路，全长33 km。大叶公路现状为二级公路，设计速度60 km/h。改造后为一级公路，主线设计速度80 km/h，红线宽度50 m，是奉贤区一条重要的东西向贯通性货运通道。本工程标准横断面为50.0 m=3.5 m（人行道）+6.5 m（联络道）+2.0 m（侧分带）+12.0 m（机动车道）+2.0 m（中央分隔带）+12 m（机动车道）+2.0 m（侧分带）+6.5 m（联络道）+3.5 m（人行道），见图1。工程沿线河道较多，全线新建跨航道桥2座、跨线桥4 座、地面桥32 座。因此，有必要对桥台后软土路基处理方法进行研究，以确定本工程所适用的桥台后软土路基处理方法。

图1 标准横断面（单位：m）

1.2 地基土层特性

拟建场地在勘察深度（最大深度为70.0 m）范围内揭露的地基土均属第四纪沉积物，主要由粘性土、粉性土及砂性土组成。根据沿线勘察资料显示，拟建场地沿线地层分布总体较为平稳，其地层分布主要呈以下特点：

（1）沿线表层填土局部以杂填土为主，尤其是现有道路范围内表层填土以杂填土为主，其余地段表层填土以素填土为主。

（2）沿线浅部③t 层分布不均匀，局部路段有分布，表现为砂质粉土或粘质粉土。

（3）沿线深部⑦层分布总体较为平稳，是较为良好的持力层，但局部路段均匀性较差，对桩基工程有一定影响。

（4）沿线⑦层以下局部有⑧层分布，相对于其上部的⑦层较软，其分布不稳定，仅局部有分布，层位也有一定起伏，对桩基工程有一定影响。地基土层划分见表1。

表1 地基土层划分表

根据场地地基土的构成与特征分析，本工程中路基涉及的土层一般为①层填土及②层粉质黏土。①层填土属欠固结土，具有含水量高，孔隙比大、均匀性差、强度低等缺点，层厚0.2～7.0 m；②层粉质黏土呈可塑～软塑状，中等压缩性，层厚0.2～2.9 m。考虑到场地内软土分布较广、平均层厚较厚的特点，尤其是在桥梁接坡段，局部属于高填土道路，路基地基土在上部填土荷载作用下，会产生较大的工后沉降，在桥头与采用桩基础的桥台形成较大的差异沉降，出现桥头跳车现象。因此，在桥头接坡段道路路基需进行特殊处理，以减小与桥台的差异沉降。

2 软土路基处理方案比选

2.1 软土路基处理方法

一般地基处理措施及在本工程中的适用性见表2。

表2 软土路基处理方法[3-5]

本工程预计工期590 d，由于没有足够的预压期，不考虑采用排水固结预压法。此外，本工程部分路段位于水源地保护区，对环境保护要求较高，位于水源地保护区路基处理方法禁止使用二灰及粉煤灰材料。EPS 因造价太高，经实践检验，EPS 用于台后处理，存在一些弊端，近些年已经很少使用，本工程也不推荐使用。

水泥土搅拌桩成桩质量好，施工简便迅速，对周边管线和环境的影响小，处理费用相对刚性桩较低。预应力管桩属于刚性复合地基处理，一般适用于填土较高，处理深度较大的情况，其处理效果好，能有效提高地基承载力。因此，本工程对水泥搅拌桩、高压旋喷桩、预应力管桩和泡沫轻质混凝土进行方案比选。

2.2 软土路基沉降计算

刚性桩复合地基一般要求桩端下卧持力层的静力触探比贯入阻力Ps 不小于1 000 kPa。按照本工程的地质情况，持力层一般埋深20～40 m，本工程PHC 管桩桩长暂取30 m进行计算。水泥搅拌桩桩长一般不超过20 m，本工程暂取15 m进行计算。

本工程采用理正岩土计算软件进行沉降计算，相关计算参数见表3，沉降计算结果见表4。

表3 计算参数

表4 不同地基处理方式沉降值 单位：cm

根据沉降计算结果可知，当台后填土高度为2.0 m时，采用二灰、泡沫轻质土回填、水泥搅拌桩+石灰土、高压旋喷桩+石灰土已不能满足控制沉降要求；当台后填土高度大于2.5 m时，仅水泥搅拌桩+泡沫轻质土、高压旋喷桩+泡沫轻质土和PHC 管桩+石灰土3 种方法可满足沉降要求。

2.3 工程造价

对满足沉降控制要求的水泥搅拌桩+二灰、高压旋喷桩+二灰、水泥搅拌桩+泡沫轻质土、高压旋喷桩+泡沫轻质土、PHC 管桩+石灰土这五种处理方法进行工程造价比选，比选结果见表5。

表5 不同地基处理方式造价比较

由表5 可以看出，对于填土高度小于等于2.5 m的情况，水泥搅拌桩+二灰处理方式综合单价最低；对于填土高度大于2.5 m的情况，PHC 管桩+石灰土处理方式综合单价最低。

2.4 综合比选结果

综合考虑控制沉降的效果、水源地环境保护要求、工程造价等方面，本工程桥台后路基处理方案如下：

（1）准水源保护区范围内

桥台后填土高度大于2.0 m时，采用PHC 管桩+石灰土进行处理，处理长度至少20 m，总处理长度不宜过长，具体处理长度需根据现场实际情况进行确定，保证路桥沉降合理过渡即可。

（2）准水源保护区范围外

桥台后填土高度小于等于2.5 m时，采用水泥搅拌桩+二灰处理，处理长度至少20 m。

桥台后填土高度大于2.5 m时，采用组合式地基处理方式。对于填土高度超过2.5 m部分采用PHC管桩+石灰土处理，处理长度至少20 m；对于填土高度小于等于2.5 m部分采用水泥搅拌桩+二灰处理，处理长度至少20 m。

此外，桥台后路基处理长度不宜过长，具体处理长度需根据现场实际情况进行确定，保证路桥沉降合理过渡即可。

3 结语

本文结合大叶公路改扩建工程对桥台后软土路基处理方法进行了比选研究，针对本工程的特点，综合考虑控制沉降效果、水源地环境保护要求、工程造价等方面，确定了适用于本工程桥台后软土路基的处理方法。