公路桥梁结合处不均匀沉降施工技术改进研究

赵红军

山西省公路局大同分局 山西大同 037000

1 工程概况

某市新城区城北五路桥梁工程在东垮主河道后与滨河西路平交，桥梁道路为城市次干路等级，行车速度50km/h，桥梁全长87.65m，桥梁和东跨主河道正交布置，桥面宽25.5m，中心里程为设计标号K0+054.15m。桥梁工程上部按现浇混凝土预应力连续箱梁结构设计，下部为柱式墩和柱式桥台及钻孔灌注桩基础。施工合同段属于山间盆地，表现为Ⅰ级阶地和黄土冲沟微地貌，地表主要为第四系全新统冲洪积物，具体为卵石层和粉土层岩性特征，地下水埋深1.8m，工程地质条件详见表1。

表1 工程地质资料

在拟建道路右侧按200-300m间隔修建长20m、宽5.5m的错车台，完成钻孔桩施工后，由机械开挖桥台和承台基坑，填筑并处理地表。

2 施工技术改进

通过特制钻杆钻头钻入地基病害处进行喷浆，边喷边搅边上提，使浆液与地基土充分拌和后形成固结体，达到加固路桥结合处软基处理的最佳效果。

2.1 水泥搅拌桩设计

考虑到本工程路桥结合处地质条件及地下水埋深，水泥搅拌桩固化料采用强度等级42.5的普通硅酸盐水泥，且无外加剂掺加，加固后使复合地基承载力达150kPa以上。搅拌桩桩径φ50cm，桩位沿路基中心线按设计桩距逐渐向两侧布设。

2.2 配合比确定

为确定与工程地质条件所对应桩体强度的水泥掺加量，应在水泥搅拌桩施工前，在现场取土样后进行室内配比试验。土样在K004+010路基中线面层以下2m处挖取，试验所得不同龄期水泥掺量下土样的物理参数详见表2。

湿密度p/（g·cm-3）天然含水率＜w（%）液限含水率wL（%）塑限含水率wP（%）观性指数Ip 土层类型1.84 17.8 30.9 19.8 11.8 砂黏土

按照加固土重量12%、14%、16%、18%、20%的水泥掺加比进行土样制备和室内试验，并通过无侧限抗压试验取得不同龄期和水泥掺量的水泥土材料强度试验数据，7d龄期水泥土不同掺加比的无侧限抗压强度为0.7MPa、1.0MPa、1.3MPa、1.6MPa和2.0MPa；28d龄期水泥土不同掺加比的无侧限抗压强度为2.4MPa、3.2MPa、3.9MPa、4.7MPa和5.1MPa。

按照水泥搅拌桩设计技术要求，成桩后90d钻芯取样水泥土无侧限抗压强度值应达到2.65MPa，且28d水泥土强度必须达设计强度的60%，为使成桩后90d水泥土无侧限抗压强度达到设计值，其28d无侧限抗压强度应至少为2.65×60%=1.59MPa。根据试验结果，水泥掺加比14%的28d水泥土无侧限抗压强度为3.2MPa，本工程路桥结合处软基综合安全系数取2.0，则1.59×2.0=3.18MPa，由于3.2MPa＞3.18MPa，则水泥材料掺量确定为14%时水泥土无侧限抗压强度符合设计要求，为此，本工程路桥结合处软基加固施工采用该配合比[1]。

2.3 施工机械

根据本工程路桥结合处软土路基加固施工要求，采用GZB-500水泥搅拌桩施工机械，其一次加固方量可达0.285m³，最大加固深度10-15m，工效达60m/台班，2台灰浆拌制机械固化剂容量为500L。

2.4 水泥浆液喷量

在K354+010路基中线面层以下2m处取土样试配并分析其物理力学指标，水泥掺加比14%，单位时段内水泥浆液喷出量q按式（1）计算：q=π/4*D2raawv式（1）中：D为钻径（mm）；ra为土样重度（kN/m），本工程取19.8kN/m³；aw为固化剂掺加比（%）；v为起吊设备搅拌轴的提升速度（m/min），通过比较本工程路桥结合处水泥搅拌桩均匀性及功效试验结果以及试桩记录，确定桩体提升速度为0.8m/min。经计算，本工程水泥加固搅拌桩单位时段内水泥浆喷量为66.5kg/min[2]。

本工程GZB-500深层搅拌机4片轴叶垂直投影高0.2m，根据式（2）确定搅拌次数t:t=h∑z*n/v

式（2）中：h为搅拌机轴叶垂直投影高（m）；∑z为搅拌机轴叶数量；n为轴叶转速（r/min）；其余参数涵义同前。经计算，本工程路桥结合处水泥搅拌桩加固施工任意点搅拌次数为50次[3]。

3 结语

通过本文对路桥结合工程软土地基不均匀沉降水泥搅拌桩加固施工技术应用过程的分析表明，路桥结合处容易因地勘结果缺乏准确性、桥台路堤压实度不良、公路桥梁结合部处治效果差、路面压实度不达标等原因而出现不均匀沉降，严重影响路基路面结构，为此必须加强施工技术选择与合理性分析。