软土地基上道路桥梁施工不均匀沉降防治措施探析

【摘要】软土地基是道路桥梁施工中的一个难点，道路桥梁的使用安全及壽命与软土地基处理质量的好坏息息相关。在进行软土地基上道路桥梁的基础设计时，应将软土地基的变形特征充分考虑进去，避免其对桥梁产生危害。软土地基的不均匀沉降会使桥梁产生扭曲、倾斜或裂缝，影响其外观及使用安全，严重时甚至会出现垮塌。

【关键词】道路桥梁；软土地基；不均匀沉降；防治措施

软土地质在大量道路桥梁的施工中受到地形条件的制约。对于交通条件的需求相对较大，尤其是对于立交桥和高速公路的需求更为急迫。若在道路桥梁施工中对软土地基处理不当就会对区域经济的发展产生制约。因此，改进道路桥梁施工中软土地基的处理方法及水平刻不容缓。

1、道路桥梁不均匀沉降分析

（1）道路桥梁采用桩基础，施加于地基上的总荷载（包括车辆荷载、桥梁自重、相邻路堤的影响荷载等）小于与其衔接的路堤施加在软基上的总荷载（包括车辆荷载、路堤填土自重、路面结构荷载等）。因此，桥梁的沉降量必然小于与其衔接路堤的沉降量，从而发生不均匀沉降。这种沉降会造成道路纵坡发生变化，在纵面上形成驼峰。而在桥梁与路堤的衔接处则容易产生错台，导致出现跳车和颠簸现象，影响车辆行驶安全和舒适性。

（2）地基土压缩性质差异明显，在土层水平方向软硬土层突变处 容易产生不均匀沉降；地基土软弱土层厚度变化较大、土工试验报告不明确地质勘探未能正确探明土层性质都有可能造成设计人员分析判断失误，进而造成不均匀沉降。

2、软土地基上道路桥梁施工不均匀沉降的防治措施

鉴于道路桥梁施工中软土地基加固处理的重要性，在具体施工中应根据实际情况采取针对性措施进行处理，为建设道路桥梁打下牢固基础。传统的道路桥梁软土地基处理方法主要有换填垫层法、抛石挤淤法、排水固结法、井点降水法、粉喷桩法等技术。

水泥粉喷桩是用于加固软土地基的一种常用方法，它是用水泥等材料作为固化剂，通过专用的粉体搅拌机械用压缩空气将粉体送到软弱地层中，凭借钻头叶片，在地基深处就地将软土和固化剂强制搅拌，在原位进行强制搅拌，形成土和固化剂的混和物，利用固化剂与软土之间所产生的物理、化学反应，使软土硬结成具有整体性、水稳性和一定强度的良好地基。由于水泥粉喷桩使用范围广，地基处理工程费用一般较低，因此广泛应用于各种成因的软粘土。作为处理软土地基手段之一的深层粉体搅拌桩，在我国土建工程中，已得到广泛使用。其结构型式，可分为块式、壁式、格子式和桩式四种。在公路工程中，采用桩式为主，适用于加固淤泥、淤泥质土、粘土、粉土等软弱地层，尤其是高路堤和桥头接坡等。本文将在案例中着重介绍应用粉喷桩在软土地基处理中的应用。

2.1工艺原理

粉喷桩是用改制的螺旋钻机，将钻杆钻至设计要求的土层深度，钻头到达下部持力层后，用压缩空气将水泥粉或生石灰经钻杆内孔输送至钻头上特制的喷嘴，随同钻头旋转向四周土体喷射，同时钻杆以一定的速度提升。钻头上的叶片将其四周一定范围内的土体自下而上的不断切割，使之疏松，并与水泥或生石灰搅拌混合胶结，硬化后即可形成一定直径的强度高于原地基的固结体。

2.2施工流程及施工工艺

水泥粉喷桩的主要施工流程为：施工准备→钻机就位→钻进→提升喷粉搅拌→升到设计标高后再复钻→提升复拌→升到设计标高后停机→下一桩循环施工。

2.3施工要点

2.3.1施工准备

施工准备主要是进场道路准备、施工作业面准备和备料准备和配合比室内试验。

原地面整平：清除施工现场的障碍物及杂物（石块、树根、垃圾等）。在低洼处、河塘沟渠中应先清除淤泥，再回填不含腐植质的土。在结构物处应清除至桩顶标高以上约30cm。清理范围应使粉喷桩机有足够的施工操作场地并符合设计的长度和宽度。

施工放样：在整平的地面上，放出结构物中桩及纵横轴线，并在施工范围外的适当地点将轴线用桩固定。根据桩距，按梅花形式布设在地面上，用小竹片（或其它桩志）定出桩位，其总数应与设计数量相符。

2.3.2钻机就位

使钻杆垂直，钻头对准桩位，然后检查导向杆的垂直，并将喷气口（水泥干粉喷射口）清理干净。

2.3.3作好进尺标记

在机架的后面或两侧，用油漆或其他物品，表明进尺深度。一般每50cm一道，以米为单位，用数字表明，以便检查钻进深度。

2.3.4钻进

开机向喷射口送压缩空气，气压一般为0.30～0.35MPa，然后开动驱动装置，同时启动搅拌翼（钻头），边转动，边下钻，钻进速度一般采用0.5～0.8m/min，直钻至要求深度。

2.3.5喷粉及提升

当钻至设计标高时，根据土质情况和要求的喷灰量，加大空气压力，同时开启贮料筒的阀门，使水泥干粉随压缩空气，通过搅拌翼下部的孔口，喷入土中，此时应边喷边搅拌边提钻杆。要求喷入灰量不小于配合比的要求，空气压力一般为0.4MPa。当钻头提升至桩顶标高时，停止喷粉，但仍需搅拌。

2.3.6复搅

当钻头提至地面标高时，再按上述钻进的方法下钻，此时只搅拌不喷粉，复搅转速采用30～50r/min。

2.3.7提钻停钻

边提钻，边搅拌，提钻的速度一般为0.50～0.6m/min，至整平面后停搅，此时制桩完成。

2.3.8补喷

在成桩过程中，发生意外事故（如停电、送粉管堵塞或提升太快等）影响成桩质量时，应在8h内，采取重钻补喷，复搅等措施，补喷的重叠长度应不小于0.5m，并在施工原始记录里填报备查。

2.3.9移位

制桩完成，检查原始记录，若未发现问题即可移动机架至下一桩位，重复上述步骤。

2.3.10平坑洼

当粉喷桩施工完毕后，形成的原地面坑洼处，应大致整平，为路基或结构物施工创造条件。

3、结合工程实例分析

山东到内蒙路线中辛庄子至邓王段高速公路是2008年北京奥运会青岛赛区的必经之路，工期紧，质量要求高，辛庄子至邓王段位于黄河入海口，地质复杂，第二合同段主线长11.4KM。属于黄河冲刷堆积而成的软基，受海水的影响为盐碱地。在桥头地段、路基特殊地段设计粉喷桩，桩径50cm，长度10m，梅花形布置，对于不同的结构形式、不同的桥头地段及路基地段采用1.20m和1.80m不同桩间距。桩总计长度119460m，粉喷桩毎立方米水泥用量为48～50Kg ，90天无侧限抗压强度大于等于2.5MPa。

参考文献：

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[2]甘杰文.关于预防和减少软土地基不均匀沉降的探讨[J].黑龙江科技信息，2015（20）.

[3]徐达晖.论公路桥梁工程中桥涵软土地基的施工处理措施[J].交通标准化，2013（4）.

作者简介：

周海鹏，辽宁省路桥建设集团有限公司，辽宁沈阳。