讨论公路桥梁下部构造临时支撑软基处理问题

阮耀科

（中铁十二局集团第二工程有限公司，太原030032）

1 工程背景

本文以K41+244 横山河特大桥21#～22#跨50m 桁架梁施工为研究案例，该工程上部结构形式采用简支钢管混凝土桁架组合梁，桁架梁主梁采用格构柱支撑，支撑位置为软基地段。

2 临时支撑软基处理工艺

2.1 前期准备

在进行前期准备工作时，由于涉及原状土层承载力的问题，因此，必须要清楚施工区域的地质条件，当地质条件不适合进行公路桥梁施工时就必须要采取换填土技术，增强地基的稳固性[1]。对施工现场进行研究发现，第一层土质为粘土，厚度达到2.5m，整体呈现灰色，具有较强的可塑性，含大量的腐殖质及螺壳，局部夹粉质粘土薄层，土层承载力基本容许值为120kPa，侧摩阻力标准值为35kPa；第二层土质为软土，厚度为7.7m，整体呈现灰色，流塑软塑，主要由淤泥、淤泥质粘土及粉土等组成，含腐殖质，有异味，土层承载力基本容许值为80kPa，侧摩阻力标准值为25kPa。因此，在经过了详细现场勘测后，确定K41+324.95 左幅左侧、K41+338.55 左幅左侧地面需根据现场地基情况进行换填处理。

2.2 施工质量控制

首先，换填料填筑完毕后按照GB 50202—2013《地基与基础工程施工及验收规范》要求进行；其次，及时做好检测记录，及时报验，待监理工程师抽验认可后，方可进行下一道工序[2]。

2.3 换填处理计算

计算依据在进行桥梁下部构造临时支撑软基处理的过程中，必须要始终坚持桥梁下部构造临时支撑软基、GB 50202—2013《地基与基础工程施工及验收规范》、JGJ 79—2012《建筑地基处理技术规范》的相关规定。

具体计算内容如下。

2.3.1 参数取值

地基承载力特征值fak=80kPa；混凝土容重γ混=25kN/m3；山渣石容重γ石=16kN/m3；桁架梁左侧排架最不利荷载F=64kN；混凝土自重G混；山渣石自重G石；素混凝土刚性角α混=45°；山渣石刚性角α石；山渣石设计厚度h石。

2.3.2 山渣石顶面地基处理后承载力计算

①临时基础C25 素混凝土刚性角复核。

b/h=0.425/0.85=0.5＜tan45°=1（b 为钢管外边缘距临时基础砼边缘的距离；h 为混凝土浇筑厚度），刚性角满足要求，故素混凝土底部不会产生拉应力。

②钢管通过混凝土基础传力到山渣石顶面的压强q1计算。

q1=0.25×640/(0.425+0.425+0.35)2=133.33kPa

③砼自重传力到砼底的压强q2计算。

q2=γ砼×h混=25×0.85=21.25kPa

故山渣石顶面受力压强为q山=q1+q2=133.33+21.25=154.58kPa

现场山渣石填筑体表面处理后压强应达到160kPa 以上。

2.3.3 山渣石换填尺寸计算

①山渣石刚性角复核。

为避免钢管传力到山渣石底部后该处可能出现拉应力的情况，应对山渣石刚性角进行复核。

查建规，得山渣石刚性角tanα石=1：1.5＜1：1，故α石<α混=45°

刚性角满足要求。

②钢管通过混凝土基础和山渣石填筑体传力到土体顶面的压强q1’计算。

q1’=0.25×160/（1.15+0.67h石×2）2

③砼自重通过山渣石填筑层传力到土体顶面压强q2’计算。

q2’=1.152×0.85×25/（1.15+0.67h石×2）2

④山渣石自重传力到土体顶面压强q3’计算。

q3’=γ石×h石=16h

故土体顶面受力压强为：

q土=q1’+q2’+q3’=188.1/（1.15+0.67h石×2）2+16h

查阅《两阶段设计图工程地质勘察报告》（第二册）横山河特大桥21#～22#地质柱状图，得出山渣石填筑层处于7.7m 软土层范围内。

用Maple 建立一元三次方程：

得到该方程的q土与h土的平面坐标系关系图，如图1 所示。

用minimize 方程求出q土的最小值，结果如下：

得出q土的最小值为42.837kPa＜80kPa，满足要求。

对应的h石=1.407m，见图2。

现场取h石=1.5m，山渣石边缘距混凝土外边缘的距离为b=0.67×h=0.67×1.5=1m。

图1

图2

故山渣石的换填长度l石=3.2+2=5.2m，换填宽度w石=2.4+2=4.4m，换填厚度h石=1.5m。

3 结语

综上所述，本文结合实际案例对采用圬工材料进行软基换填的最佳厚度进行了全面剖析，详细叙述并分析了公路桥梁工程软基处理最佳厚度的确定过程，保证既最好又最省地完成软基换填工程，希望能够给予相关工作人员一些启发，从而使公路桥梁工程更好地服务于人们的日常工作和生活。