高速公路桥台软基处理工艺分析及加固方案设计

刘 英

(湖南省湘筑工程有限公司)

1 工程概况

M 高速公路路线所经区域以农田为主，局部沟塘较多，区内地层主要为第四系冲积粘性土、淤泥及淤泥质土、粉细砂，下伏基岩主要是白垩系砂砾岩(起点附近有片麻岩及花岗岩闪长岩)。地下水主要是松散岩类孔隙水，赋予于第四系全新统冲积粉质粘土、淤泥质土及砂砾层。地下水主要接受降雨补给，与地表水呈互补关系。地下水较丰富。埋藏浅，加之局部地下水有承压性，因此基础施工时应采取有效的防治措施。

2 软基处理试验方案设计

2.1 现场试验设计方案

考虑以提高地基的承载力减少桥头过渡段差异沉降和进行现场试验研究为目的，经过方案比较采用水泥粉喷桩联合土工格栅法处理。该法主要施工流程是自地面向下打设桩径d=50 cm、且桩间距为150 cm 的正三角形布置的水泥粉喷桩，桩深15.5 m。待水泥粉喷桩完工后在桩顶铺设50 cm 厚砂砾垫层，并在垫层中设置双向土工格栅，垫层顶部设置防渗土工布。路床顶面下30 cm 设一层土工格栅，以下每隔80 cm 设一层，总共铺设5 层。

2.2 现场试验监测布置概况

原位试验测点布置方案如下:为了有效控制北引桥桥头过渡段的软基沉降防止跳车，选取桩号为K12+490 的监测断面，并设置了沉降板(500 mm×500 mm×2 mm)6 个，土压力计7 只以及位移边桩两根，该桩号的设计填土高度4.50 m，沉降观测时间起于2012 年6 月7 日，于7 月14 日填土已初步完成，截止到2013 年6 月23 日，共观测382 d。图1 所示，其中在图1 中的图a、图b 铺设了土工格栅，而在图c 中没有铺设。在选取断面的路堤基底即砂垫层下埋设沉降板，其中埋设在桩顶和相邻桩间土上各三个，并在路堤两侧的桩顶和桩间土上各埋设一只土压力计，同时在不同深度的土工格栅上埋设三只以此来观测软基桩顶和桩间土的竖向沉降和土压力。其中:C 表示沉降板，Y 表土压力计，W 表示位移边桩。

图1 测试元件平面布置图

3 软基处理结果分析

3.1 桥头软基沉降观测

对路基进行沉降监测是指导施工和保证工程质量的重要指标之一，也是检验加固效果和分析变形机理的重要手段。通过监测，沉降板C1～C3 的沉降量分别为226 mm、237 mm、223 mm、238 mm、220 mm、263 mm。图42～45 的P－t－s 曲线为桩号K12 +490 断面桩间土和桩顶沉降板的实测沉降随填土荷载变化的过程线，从图中可以看出，桩顶和桩间土的沉降曲线的发展趋势大致相同，在填土初期沉降曲线均呈线性变化，且沉降量较为接近，但是随着填土荷载的增加沉降差随着沉降量的增大也逐渐增大。同时可以看出，在图1 均铺设有土工格栅的图a、b 各埋设的两个沉降板中，经图2 和图3 桩顶和桩间土的最大沉降量的差值仅为1.5 cm，这表明该工程采用土工格栅分层铺设在水泥粉喷桩上能很好的发挥土工格栅的调整和扩散应力作用，使竖向加固体系粉喷桩充分利用;但在图1 对于未铺设有土工格栅的图c 埋设的两个沉降板中，比较桩顶和桩间土的最大沉降量的差值为4.3 cm，这表明该工程若只采用水泥粉喷桩处理地基，则不能有效的使竖向加固体系粉喷桩充分利用;同时通过分析图1 中的图a、c 对于铺有和未铺土工格栅的桩间土的沉降值，沉降差也达到了4.6 cm，因此，粉喷桩与土工格栅联合加固技术能有效地控制桩与桩间土的沉降差，说明这种加固软基的处理方法是成功的，在工程上可大量推广。

图2 C1 和C1’的P－t－s 曲线图

图3 C2 和C2’的P－t－s 曲线图

3.2 桥头软基侧向位移观测

路基的侧向位移监测是掌握并预测滑坡趋势确定路基在填土过程中是否稳定，为施工和填土速率提供指导防止加荷速率过快导致路基失稳。图4 表示的是桩号K12 +490断面左右两路堤边沟旁位移边桩的s－t 曲线图。从图中可以看出铺设土工格栅的左侧边坡位移边桩W1 的位移量明显比未铺设土工格栅的右侧位移边桩W2 位移量小得多，而在非实验段即均铺有土工格栅的另一断面埋有的位移边桩(W1’和W2’)的监测值可以看出两侧的位移均很小，且较为接近。这都说明了粉喷桩联合土工格栅处理桥头软基的方法对减少侧向位移也是有良好效果的，这对于快速施工保证路堤稳定是很有利的。

4 结束语

采用粉喷桩联合土工格栅处理高填方路堤能有效提高桩土应力比，增加桩体荷载分担比，有效减小路堤沉降和不均匀沉降;经粉喷桩联合土工格栅处理的桥头软基，沉降得到很好的控制，沉降量在填土完成后很快趋于稳定，桩顶和桩间土的沉降差很小，满足设计规范要求，说明了土工格栅在施工工程中有效发挥了调整桩土共同承受应力的作用，对减小路堤的沉降以及路桥刚柔过渡的差异沉降起到了明显的效果，能够防止桥头跳车现象的发生;粉喷桩联合土工格栅处理桥头软基的方法对减少侧向位移也是有良好效果的，这对于快速施工保证路堤稳定是很有利的。

图4 W1 和W2 的s－t 曲线图

［1］羊晔，刘松玉，邓永锋.加筋路基处治不均匀沉降模型试验研究［J］.岩土力学，2009，(3).

［2］刘景艳，董晓明.加筋路基的技术优化设计［J］.华东公路，2011，(3).

［3］白永兵.路桥过渡段不均匀沉降限值标准研究［J］.交通标准化，2008.