软土地区公路桥头过渡段地基处理技术分析

宋绍飞

（贵州乌江能源集团公司，贵阳 550000）

1 工程概述

本案例公路工程的全线长度为21.39km，起止桩号是K26+500~K47+800。建设标准是一级公路，设计的行车速度为80km/h，路基的宽度为24.5m，同时桥涵设计荷载是公路-I 级。

2 软土地基病害剖析

2.1 软基分布情况

经过对公路工程进行实地勘察发现，软土路段的具体位置是K44+016~K46+859，长度为3 630.66m。此公路工程软土地质特点是：软土是淤泥质黏土，表现状态是软塑、流塑，厚度11.63~19.25m，埋深1.7~6.5m，压缩模量为3.2MPa，含水量处在30%~66%之间。

2.2 软基概念与性质

按照JTG C20—2011《公路工程地质勘察规范》相关规定【1】，处于静水或是缓流水环境下，且具有下述几点特性的沉积土属于软土。详细如下：（1）天然含水率相对比较高；（2）孔隙比高于1.0；压缩系数a0.1-0.2＞0.5MPa-1；十字板的抗剪强度低于35kPa【2】。

以天然孔隙比与有机质的含量作为依据，软土基本可以分成 4 类（见表 1）。

表1 以孔隙比、有机质含量为依据的软土分类情况

2.3 软土路基病害类型

2.3.1 路基失稳

针对软土地基而言，其抗剪强度比较弱，在路基填方相对偏高或受重型车荷载的条件下，软土层就容易形成滑动面。而软土基本表现为流塑状态，若是从路堤的两侧出现位移后，就会引发侧变形并挤出、路基的顶部下陷问题，从而严重影响路基的稳定性。

2.3.2 不均匀沉降

不均匀沉降是因为路基的各个部位承受的荷载不同，其中，路基中间承受的荷载相对偏大，其沉降量就大；而路基两侧承受的荷载相对偏小，相应的沉降量也小；此外，各个路段软土层厚度的不同也会引发不均匀沉降，其中，厚度较大的软土层路段，其沉降量较大；而厚度较小的软土层路段，其沉降量较小。

2.3.3 桥头路基病害

一般软土桥头区域采用的是路堤高填方，若是软土层的厚度相对比较大，就容易发生桥头路基病害。具体表现如下：首先，软土地基的承载力薄弱，路基的高填筑会导致路基失稳，当较大的土压力作用在桥台后，就会造成桥台倾覆或者是滑移，从而严重影响桥梁结构安全性【3】。其次，软土地基比较容易出现沉降问题，而桥梁施工基本选择的是桩基础，沉降量相对较小，若是桥头位置出现不均匀沉降，就会引发桥头跳车现象，面对车辆的额外冲击，会使不均匀沉降问题变得更加严重，直接威胁行车安全。

3 软土地基处理技术

3.1 处理思路

通过对公路工程进行实地勘察，并对软土路段基本情况与特性进行研究发现，软土的类型是淤泥质土，变现的基本状态是软塑、流塑，而且含水率相对偏高（处于30%~66%之间），软土层厚度在11.63~19.25m，埋深在1.7~6.5m。综合考量工程现场地形地貌、地质构造、水文地质以及地层岩性等基本特性，以及软土地基的处理技术适用要求，同时在把握施工工期、工程造价以及环保要求等相关要素下，重点研究了公路工程软土路基处理技术。

以JTG D30—2015《公路路基设计规范》规定为准，软土地基施工结束后的沉降量需要达到表2 要求。

表2 软土地基工后沉降量的容许范围 mm

3.2 分段处理

3.2.1 普通路段软土地基

若是软土层具备良好的排水性能，且压缩性相对偏低，通过计算工后沉降量、承载力都达到设计规范基本要求，就可以选择“塑料排水板+砂垫层+堆载预压”的处理技术方案【4】。

事实上，排水固结方法是有效处理软土地基的一种技术方案，基本包含排水与加压。当地基受到附加应力的影响，就会形成超孔隙水压力，通过加压系统有效排出软基中的水分，实现固结沉降，保证沉降安全过渡，从而提高软土地基自身的抗剪强度。此外，利用优化塑料排水板的间距与预压时间等，也能够保证工后沉降量与承载力达到设计标准规定要求。

3.2.2 桥头路段

桥头路段软土地基处理一般选择复合地基方法，即水泥粉煤灰碎石桩（简称CFG 桩），其主要包含了水泥、碎石及粉煤灰等，然后按照最佳的配合比进行配制而成，突出性特点是桩体具备较高的胶结强度，基本处在刚性桩和柔性桩间。CFG 桩与桩间土受到褥垫层作用后，就会形成CFG 桩复合地基，一般桥头路段软土地基的处理长度在30~50m（按照5H~7H 控制，H 为后台填土高度）【5】。

3.2.3 过渡段

桥头路段对沉降量的要求比较严格，而普通路段的要求则比较低，所以，桥头路段的软土地基与普通路段的软土地基间需要建立过渡段，以达成沉降过渡的目的。CFG 桩复合地基能够经过优化桩长、桩径以及桩间距等完成承载力与刚度的安全过渡，所以，此公路工程选择优化CFG 桩的桩间距方式来实现路基的协调变形。

本案例公路工程中各个路段软土地基的处理技术方法详见表3。

表3 各路段软土地基处理技术

4 软土地基处理效果检测

在公路工程软土地基处理结束之后，需要对地基的稳定性与沉降量进行动态观测，并准确计算出软土地基工后沉降量。按照路基稳定状态的评定标准：在对软土地基沉降量进行观测时，若是路中线的沉降量超过了1.0cm/d，或者是侧向位移超过了0.5cm/d，就判定为不稳定地基。

通过对此公路工程软土地基工后稳定性观测结果分析，地基没有发生不稳定问题，而且地基稳定性得到了有效增强，实现了预期效果。此公路工程各软土路段的工后沉降具体见图1。

图1 各路段软土地基工后沉降量

桥头软土地基桩号：K46+655、K44+440 以及 K46+880；过渡段软土地基桩号：K44+635、K44+420、K46+835；普通路段软土地基桩号：K44+480、K46+700、K44+380。

根据沉降观测数据结果可知，选择的软土地基处理技术实现了预期目的，增强了地基稳定性与承载力，工后沉降量达到了标准规定要求。与此同时，各路段的软土地基沉降量排序是普通路段＞过渡段＞桥头段，由此表明，选择的软土地基处理技术不同，其产生的效果也有所区别，通常在普通路段与桥头路段间应建立过渡段，以实现软土地基的协调变形，有效控制不均匀沉降，从而保证公路行车安全。

5 结语

本文以实际公路工程为例，分析了各路段软土地基处理技术，根据工后沉降观测数据结果可知，软土地基处理效果都达到了标准规定要求，而且控制了桥头跳车问题，增强了软土地基稳定性与承载力，保障了公路行车安全，也为同类公路工程施工提供了依据。