某桥下空间利用道路桥头路基路段软基处理设计分析

谢之逸

摘 要：工程背景基于浙江某沿海地区净空受限桥头路基路段的软基处理，通过理论计算分析得到合适的设计方案。通过工程现场进行复合地基静载试验、沉降观测，验证了设计的合理性。

关键词：软基处理;高压旋喷桩;设计分析

中图分类号：U418.5 文献标识码：A

0 引言

随着社会经济的快速发展，城区公路高架桥梁的规模越来越大。为节约土地，通常考虑在高架桥下设置地面道路来满足地方道路交通的需求。但在软土地区，若桥头路段软土地基处理不当，会造成路面裂缝，桥头跳车等病害。因此，在项目设计中应制定合理的软基处理设计方案，保证路基质量。

1 工程概况

工程位于浙江某沿海地区。上部高架桥为高速公路，双向六车道设计，设计时速为100 km/h。桥下空间利用道路等级为二级公路兼顾城市道路功能，双向四车道设计，设计时速为60 km/h。路基宽度34 m，横断面组成形式为：0.5 m土路肩+3.0 m硬路肩（含路缘带）+7 m机动车道+0.5 m路缘带+12 m中间带+0.5 m路缘）+7 m机动车道+3 m硬路肩（含路缘带）+0.75 m土路肩（如图1所示）。

根据该项目的岩土工程地质勘察报告，土层主要物理力学性质指标如表1所示。

2 桥头路基软基处理设计

桥头处填土高度为2.5 m，路段存在工程性能不良的深厚淤泥软土。天然地基承载力无法满足道路使用的要求，需要在填筑前对地基进行处理。由于上部高架已经施工完成，净空高度受到盖梁影响，最小净空值为5.2 m。进行地基处理的机械设备需要考虑净空受限的影响。

综合以上两点主要因素，地基处理拟选择高压旋喷桩的方式进行软基处理。

2.1 高压旋喷桩单桩承载力以及复合地基承载力计算

本工程高压旋喷桩设计桩长15 m，桩径0.6 m，桩间距1.3 m。高压旋喷桩在平面上以正三角形布置。桩体每延米水泥用量不小于220 kg，水泥采用P.O.42.5普通硅酸盐水泥，水灰比宜为1.0～1.2。

根据《公路软土地基路堤设计规范》，高压旋喷桩的单桩竖向承载力按式（1）、（2）计算，并取其中较小值。

式中：Up—桩的周长（m），计算得1.884;qsi—桩周第i层土的侧摩阻力特征值（kPa），分别取10，9;li—桩长范围内第i层土的厚度（m），分别取1，14;η—桩身强度折减系数，浆喷桩可取0.33;fcu—与桩身水泥土配比相同的室内加固土试块在标准养护条件下90d龄期的立方体抗压强度平均值（kPa），取3 500 kPa。

经式（1）和（2）计算，高压旋喷桩的单桩竖向承载力分别为261.3 kN、326 kN。取小值后为261.3 kN。

根据《公路软土地基路堤设计规范》，复合地基承载力特征值按式（3）计算：

式中：fspk—复合地基承载力特征值（kPa）;fsk—桩间土承载力特征值（kPa），可取天然地基承载力特征值45; Ap—高压旋喷桩的截面面积（m2），取0.282 6;m—复合地基置换率，取0.193 2;β—桩间土承载力折减系数，取0.5。

将高压旋喷桩的单桩竖向承载力代入（3）中，计算得复合地基承载力为277 kPa，满足上部荷载需提供不小于180 kPa的要求。

2.2 桥头路基沉降计算

软土地基沉降计算对主固结沉降采用分层总和法，压缩试验资料采用e-p曲线，总沉降采用沉降系数法计算，地面平均固结度采用太沙基固结理论计算。沉降计算的压缩层厚度按计算层底面的附加应力与有效自重应力之比不大于0.15控制。经计算得预压期内沉降值为54 cm，工后沉降值为12 cm，总沉降值为66 cm。此结果满足《公路软土地基路堤设计规范》中当设计时速为60 km/h，桥梁与路基相邻路段工后沉降控制标准小于等于20 cm的要求。

3 高压旋喷桩施工注意事项

高压旋喷桩可采用单管法或双管法施工，高压水泥浆压力应大于20 MPa，流量應大于30 L/min，气流压力宜大于0.7 MPa，提升速度宜为0.1 m/min～0.2 m/min。高压旋喷桩应采用跳打法，严禁立即打设相邻桩。高压旋喷桩桩身强度需达到28天龄期强度后方可进行路基填筑施工。遇到结构物时，应采取必要措施，避免挤土对结构物的挤压。当临近桥梁结构物时，应先对路基进行地基处理和堆载预压，后在路基沉降稳定的前提下才可进行桥梁结构物的桩基施工。

4 工程效果

根据复合地基承载力静载荷试验结果，平均复合地基承载力特征值291 kPa，满足设计不小于180 kPa的要求，有利于工程安全。沉降板沉降观测显示，在路基填筑完成后第7个月和第8个月的月沉降量分别为2.5 mm和2.3 mm，沉降趋于收敛和稳定。

5 结语

上下共建道路是今后公路工程建设的趋势，具有节约土地和造价的好处。高压旋喷桩具有设备工作要求高度低、成桩质量好、施工简便的特点。目前道路已通车1年，高压旋喷桩处理的软基路段路面状况良好。高压旋喷桩的软基处理方法可为今后净空受限的地基处理提供解决方法。

参考文献：

[1]JGJ 79-2012，建筑地基处理技术规范[S].

[2]DB 33/T 904-2013，公路软土地基路堤设计规范[S]

[3]贺铭龙.高压旋喷桩在高速公路路基施工中的应用[J].交通世界，2020（29）：76-77.

[4]石建磊，张杰，唐世杰.高压旋喷桩在软基加固中若干问题探讨[J].探矿工程（岩土钻掘工程），2009，36（01）：52-54.