软土地区桥梁台后路基处理设计研究

赵 习 刚

(南京市市政设计研究院有限责任公司，江苏 南京 210008)



软土地区桥梁台后路基处理设计研究

赵 习 刚

(南京市市政设计研究院有限责任公司，江苏 南京 210008)

根据桥后跳车现象的产生原因，从桥台后现状土基处理与桥台后路基填料比选两方面，介绍了桥台后路基处理的关键技术，并结合实例，探讨了桥梁台后软基处理方案的选取及设计方法，旨在减小桥梁台后不均匀沉降现象的发生，保证后台路基的稳定性。

软土地区，桥梁，路基，软基处理

0 引言

由于滨海、湖沼、谷地、河滩沉积地区土质存在高含水量、高孔隙比、高压缩性、抗剪强度低等特性，存在较厚的软土层，该区域软土土质的道路路基承载力较低，同时由于桥梁净空需求，桥台台后填土厚度较大，台后路基为原状软土层的情况下容易产生失稳现象。桥梁台后高填方路基在长期荷载作用下容易产生较大沉降，而相邻的桥梁结构由于基础一般采用桩基础，基础穿过软土层或者较大深度进入软土层，承载力高，结构整体沉降量较小，因此软土地区桥梁结构与台后路基之间容易产生较大不均匀沉降，产生普遍存在的桥后跳车现象，使得车辆通行舒适性较差，严重时会影响道路通行安全。综上所述，软土地区桥梁台后路基必须进行地基处理。

1 桥涵后软基处理方案选择

目前道路路基软土层主要为淤泥质粉质黏土层，其天然孔隙比e0≥1.0，十字板剪切强度τ<35 kPa，压缩系数a0.1-0.2>0.5。由于桥台后10 cm工后沉降要求，常规的排水固结及针对夯实等方法在深厚软土的桥后处理中一般难以达到工后沉降控制要求，因此软土地区桥后路基往往选择桩基进行处理，根据软土地区多年的工作经验及已建工程的实际经验，桥头跳车是结构物与台后路基不均匀沉降客观上造成的病害，软土地区桥梁和道路建设的顽疾，始终未能得到真正有效的治理。桥后跳车原因主要有以下几种：1)桥头路堤及锥坡范围内地基处理不彻底，引起地基基础下沉；2)台后柔性路基填筑设计、施工工后沉降过大。

这两点可对桥后土基处理、填料选择等进行控制和预防，而结构物与路堤间的刚柔突变就需要合适的桥后搭板进行过渡，并防止台背填料下沉引起的桥头跳车。

桥台后作为路段与桥梁构筑物的衔接点，与常规道路填筑有所不同，必须考虑桥台和桥后挡土墙对填料压实及摊铺的影响，台后压路机一般难以达到压实。

因此，桥台后路基处理包括两大关键点：1)桥台后现状土基处理；2)桥台后路基填料比选。

1.1 桥台后现状土基处理

根据桥台后路基土质情况及填筑高度，目前常用的几种桥台后路基处理方法概述如下：

1)水泥土搅拌桩处理。水泥土搅拌桩复合地基：水泥土搅拌桩是利用水泥作为固化剂，利用固化剂和软土之间产生的一系列物理、化学作用，形成的抗压强度比天然土强度高得多，并具有整体性、水稳性且压缩性小的水泥加固土桩体。施工速度快，无需预压。一般工程中处理深度最长为15 m。深层搅拌法常用于处理正常固结的淤泥、淤泥质土、素填土、黏性土(软塑、可塑)等土层。水泥土搅拌桩干法加固深度不宜大于15 m，湿法加固深度不宜大于20 m。

2)预应力混凝土管桩。预应力混凝土管桩一般在预制厂用离心法生产。桩径有300 mm，400 mm，500 mm等，每节长度8 m，10 m，12 m不等，接桩时，接头数量不宜超过4个。管壁内设Φ12 mm～Φ22 mm主筋10根～20根，外面绕以Φ6 mm螺旋箍筋，多以C30混凝土制造。混凝土管桩各节段之间的连接可以用角钢焊接或法兰螺栓连接。由于用离心法成型，混凝土中多余的水分由于离心力而甩出，故混凝土致密，强度高，抵抗地下水和其他腐蚀的性能好。

3)高压旋喷桩。高压旋喷桩是以高压旋转的喷嘴将水泥浆喷入土层与土体混合，形成连续搭接的水泥加固体。施工占地少、振动小、噪声较低，对于特殊的不能使喷出浆液凝固的土质不宜采用。施工速度快，处理深度可达30 m。

4)CFG桩处理。CFG桩即水泥粉煤灰碎石桩，由碎石、石屑、砂、粉煤灰掺水泥加水拌和，用各种成桩机械制成的具有一定强度的可变强度桩。CFG桩是一种低强度混凝土桩，可充分利用桩间土的承载力共同作用，并可传递荷载到深层地基中去，具有较好的技术性能和经济效果。CFG桩适用于处理黏性土、粉土、砂土和自重固结已完成的素填土地基。对淤泥质土应按地区经验或通过现场试验确定其适用性。

1.2 桥台后路基填料比选

根据软土路基处理工程经验，路基填料的合理选择对桥台后压实度的保证，工后沉降的控制均有很大关系，常见的台后填料主要有以下几种：1)砂石：合理级配的碎石和砂混合料。2)宕渣：山体爆破后的碎石和土石混合物。3)EPS轻质填料：主要有块材和粒料两种，是由可发性聚苯乙烯原料经过预发、熟化、成型、烘干和切割等工艺制成。用作路基填料的EPS材料密度不宜小于20 kg/m3，压缩模量不宜小于3.5 MPa，抗压强度不应小于250 kPa。4)粉煤灰：是从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰，粉煤灰是燃煤电厂排出的主要固体废物。5)气泡混凝土：通过引气剂，对现浇混凝土进行特殊的孔隙处理，可有效的减小台后填料的自重，同时混凝土可提供可靠的材料强度，也能同时满足工后沉降及路基填料强度要求。气泡混凝土施工最小湿重度不应小于5.0 kN/m3，最大湿重度不宜大于11.0 kN/m3。高速公路、一级公路中，轻、中等及重交通情况下用作路床填料时无侧限抗压强度不小于0.8 MPa，用作路堤填料时无侧限抗压强度不小于0.6 MPa；二级及以下公路用作路床填料时无侧限抗压强度不小于0.6 MPa，用作路堤填料时无侧限抗压强度不小于0.5 MPa。

当软土地区台后填筑高度较大时，选择轻质填料可有效减小台后不均匀沉降。泡沫轻质填料填筑路基时，除应进行稳定验算外，尚应进行强度、抗滑动、抗倾覆稳定验算。

2 桥梁台后路基处理方案研究

2.1 设计内容

1)沉降计算。根据设计规范，高速公路、一级公路、城市快速路、城市主干路桥台台后容许工后沉降不大于0.1 m，二级公路、城市次干路、城市支路桥台台后容许工后沉降不大于0.2 m；沉降计算采用分层总和法计算，总沉降(S)采用沉降系数(ms)乘以主固结沉降(Sc)：S=msSc。

2)稳定验算。软土路基土层特性，稳定验算采用瑞典圆弧滑动法中的固结有效应力法，改进总强度法，土层考虑固结；固结有效应力法采用直剪快剪强度指标，考虑固结时安全系数大于1.2；改进总强度法采用静力触探、十字板剪指标，考虑固结时安全系数大于1.3。

3)轻质填料强度、抗滑动、抗倾覆稳定验算。

2.2 桥梁台后软基处理方案

根据温州地区软基特点及工程经验，研究分析桥梁台后路基处理方案。

本项目位于温州市瓯海中心区，道路标准段宽度40 m，双向六车道路幅，为城市主干道，桥头路面标高7.6 m，桥台采用重力式桥台，承台顶标高1.0 m，台后路堤两侧采用钢筋混凝土挡墙与桥台耳墙衔接，考虑承台开挖及回填，桥梁台后填土高度6.6 m，桥头地质钻孔土层顶标高3.3 m，水位标高2.6 m，土层参数如表1所示。

桥头路基采用水泥搅拌桩处理，桩径0.6 m，间距1.2 m，等边三角形布置，桩长15 m(根据施工经验间距取最小值，桩长取最大值)。方案一台后路面结构以下填料采用常规的透水性好的砂砾，方案二台后路面结构以下填料采用气泡混凝土轻质填料填筑。采用岩土理正软件进行软基验算。

表1 土层参数表

考虑路堤荷载取现状地面标高以上土层厚度，第1层为3.2 m路堤填料层，第2层为1.2 m厚路面结构层；计算荷载高度4.3 m。水泥搅拌桩桩顶30 cm片石嵌挤，桩顶铺筑50 cm砂砾垫层，砂砾中间铺设三向钢塑土工格栅。

深度修正后的复合地基承载力：淤泥质土，仅进行深度修正，埋深从天然地面算起，fa=fspk+ηdγm(h-0.5)，ηd=1.0，γm=6.2kN/m3，经计算fa=108kN。

方案一，第1层路堤填料为3.2m砂砾层，重度9kN/m3，路面竣工时,地基沉降0.532m，基准期内的残余沉降0.154m>0.1m,各层稳定系数均大于1.2。

方案二，第1层路堤填料为3.2m气泡混凝土，重度9kN/m3，路面竣工时,地基沉降0.32m，基准期内的残余沉降 0.089m<0.1m，各层稳定系数均大于1.2。气泡混凝土轻质填料底层为平面，顶上1.2 m路面结构层压重，抗滑动、抗浮验算均满足规范要求。

方案一桥台台后处理断面见图1，方案二桥台台后处理断面见图2。

因此，本项目采用水泥搅拌桩结合气泡混凝土轻质填料处理台后路基，能有效减小台后工后沉降，达到规范容许工后变形要求。

3 结语

软土地区桥梁台后道路路基沉降较大，需进行地基处理，并采用轻质填料填筑：桥台台后填筑高度在4 m左右，可以有效减小路基工后沉降，达到路基规范要求。在桥梁台后填方高度大于4 m的路基填筑时，建议采用水泥搅拌桩结合超载预压方式处理，超载预压期不小于6个月。

[1] 张浩华.软土高填方路基后处理技术及工程应用研究[D].郑州：郑州大学,2004.

[2] CJJ 194—2013,城市道路路基设计规范[S].

[3] JGJ 79—2012，建筑地基处理计算规范[S].

[4] CJJ/T 177—2012，气泡混合轻质土填筑工程技术规范[S].

[5] JTG D30—2015，公路路基设计规范[S].

[6] 蒋科进.基于软土路基的市政道路施工处理技术研究[J].城市道桥与防洪，2015(5)：22-23.

[7] 唐 华,钱立新.软土路基处理方法综述[J].北方交通，2006(8)：76-77.

[8] 童怀峰.高填方路基后处理机理及优化设计[D].郑州：郑州大学,2005.

Study on bridge abutment post-foundation treatment design in soft soil area

Zhao Xigang

(NanjingMunicipalDesignAcademyCo.,Ltd,Nanjing210008,China)

According to bridge abutment bump phenomenon causes, starting from two aspects of bridge abutment post soil foundation treatment and abutment post subgrade filling comparison, the paper introduces critical techniques of abutment post subgrade treatment, and explores bridge abutment post soft foundation scheme selection and design methods by combining with examples, with a view to reduce uneven abutment post subsidence and to guarantee the subgrade stability.

soft soil area, bridge, subgrade, soft foundation treatment

1009-6825(2016)32-0198-03

2016-09-06

赵习刚(1983- )，男，工程师

U416.1

A