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软土地区公路桥头过渡段地基处理技术探讨

发表时间：2021/6/4 来源：《基层建设》2021年第2期作者：熊红武

[导读] 摘要：在软土地区进行施工，尤其是在公路和桥头的过渡段施工期间，施工企业应掌握软土地基的情况，结合实际情况以及建设标准，应用科学合理的技术处理软土地基，提升软土地基的稳定性，避免过渡段出现沉降情况，使车辆行驶更加稳定。

        湖南恒昌工程建设有限公司
        摘要：在软土地区进行施工，尤其是在公路和桥头的过渡段施工期间，施工企业应掌握软土地基的情况，结合实际情况以及建设标准，应用科学合理的技术处理软土地基，提升软土地基的稳定性，避免过渡段出现沉降情况，使车辆行驶更加稳定。
        关键词：软土地区；过渡段；地基处理
        引言：
        软土地区进行过渡段施工，施工企业应对软土地基进行全面的勘测，掌握软土地基的实际情况，根据实际情况处理软土地基，采用多种处理地基的方法，如排水固结法、换填法等。完成软土地基的处理后，施工企业应检测处理后的地质结构，如果处理后的地质结构无法满足施工要求，应重新进行处理。
        1.工程案例
        以某工程为例，该工程在过渡段施工过程中，发现施工区域内含有较大范围的软土地基。该工程采用一级公路设计标准，根据标准车辆行驶速度设定为每小时80公里，荷载能力设定为I级。根据上述要求，在过渡段进行软土地基处理时，会参照设计标准，提升软土地基的处理质量，满足车辆的通行要求。
        2.处理软土地基
        2.1 分析软土地基结构
        分析过渡段软土地基结构，在结构中含有第四系全新冲湖淤泥质粘土，粘土在纵向方向的距离在12.3-18.7米范围内，软土层距离地表的高度在1.5-7.0米范围内。在检测软土地基压缩模量过程中，软土地基的模量值为3MPa，检测含水量，根据高度的变化，含水量的变化在30%-66%范围内，并且有机质含量在1.1%-1.8%范围内。
        2.2 确定软土地基成分
        施工企业在确定软土地基成分过程中，按照《公路工程地质勘察规范》，对软土的天然含水率、天然孔隙比、压缩系数、标准贯入试验锤击数、静力触探比贯入阻力以及十字板抗剪强度进行分析，确定软土中的孔隙比和有机质成分。该过渡段软土结构中，是由三种类型的软土组成，主要包括淤泥质土、泥炭质土以及泥炭。在淤泥中天然孔隙比超过1.5，泥炭质土天然孔隙比超过3，泥炭天然孔隙比超过3，上述土类指标中，有机质含量分别为8%、35%以及70%。
        2.3 分析软土地基存在的问题
        2.3.1 影响路基的稳定性
        在软土地基上进行施工，使用较多的设备，产生的荷载作用在路基上，较大的荷载产生的剪切力，会超过软土结构的抗剪强度，在反复的荷载下，软土结构会出现塌陷的情况，或者出现弹簧土的情况，导致路基失去原有的稳定性。
        2.3.2 产生明显的沉降
        软土路基不同区域内含有的成分不同，会产生较为明显的沉降情况，并且出现沉降情况时，会在软土结构的纵向和横向方向，生成较多的裂缝。裂缝受到荷载的作用，进一步加剧沉降产生量，如在软土较少的地区，沉降量较少，产生的裂缝较少，该区域的的结构相对稳定。
        2.3.3 桥头路基问题
        在软土地基进行过渡段施工，一般会在软土结构区域内填筑较多的砂砾石，用于增强软土结构的稳定性。在使用砂砾石过程中，会使过渡段的填方高于其它区域，高处的砂砾石会自然沉降，使整个路段区域平整。但是过渡段路基中使用较多的砂砾石，一方面会降低软土地基的承载性能，极易发生填方倒塌的情况，另一方面填方的平整度出现问题，不利于车辆正常的行驶。如果车辆在行驶中出现反复跳车的情况，产生的冲击力会反馈至填方，导致软土继续出现不均匀沉降的情况。针对桥头路基出现的问题，在地基处理中使用具备增强承载能力的材料，控制产生的沉降量，并且增加衔接段的长度，使车辆在行驶中产生的作用力得到缓冲。
        2.4 软土地基处理方式
        2.4.1 处理软土地基的方向
        分析该工程过渡段软土结构过程中，结合掌握的软土性质，作为一种淤泥质黏土，内部含有较高的含水率，并且呈现出流塑特点，结合厚度、埋深、压缩模量以及有机质等，并且考虑周围自然环境的因素，施工企业确定处理软土地基的方向。结合我国《公路路基设计规范》内容，首先确定稳定安全系数容许值，容许值是由三项指标组成，一是直接快剪指标，采用固结应力方法，二是静力触探十字板剪指标，采用改进总强度法，三是三轴有效剪切指标，采用简化Bishop法。

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        结合稳定安全系数容许值，以及该工程为一级公路的标准，在过渡段出现的软土地基上，要求容许后产生的沉降量如下，一级公路在过渡段的沉降量应控制在10公分以内。
        2.4.2 采用分段处理方法
        该工程过渡段出现软土地基过程中，采用分段处理方法。在一般路段处理软土地基过程中，在软土地基中含有较多的水资源，并且软土地基具备良好的排水能力，根据计算获取的沉降量，在满足承载力要求时，采用排水板的方式，配合使用砂垫层和堆载预压方法，有效处理一般路段的软土地基。现阶段施工企业广泛使用排水固结法，向软土地基施加压力的同时，还快速排出软土结构中的水资源。压力作用在软土地基上，会使地基空隙中的水不断排出，借助排水系统使水资源快速排出，并在压力系统的作用下，会对软土地基进行压缩处理，提升软土地基的防沉降和防剪切等能力。
        在桥头路段处理软土地基过程中，采用复合的方法，以提升软土地基的稳定性为目标。复合方法中CFG桩法是重要的组成部分，CFG桩是由水泥、粉煤灰等物质组成，按照配比进行搅拌，桩体自身具备较高的强度，会与软土地基相互融合，提升软土地基的稳定性。软土地基与桩体融合过程中，按照加固机理，一是挤密机理、二是复合机理、三是褥垫机理，上述机理会使桩体与软土地基充分的融合，增强软土地基的整体性。
        在过渡段进行软土地基处理过程中，控制过渡段的沉降，是软土地基处理的重点。在过渡段设置CFG桩，根据软土地基中的成分，调整桩体在地基中的长度、直径以及间距，可以有效过渡产生的应力，并且软土地基的变形会控制在一定的范围内。
        该工程软土接地极处理过程中，根据路段的类型，使用的地基处理措施不同，在一般路段中，使用塑料排水板配合使用堆载预压方法。在过渡段中，使用CFG桩方法，桩径为50公分，桩距在1.4-2.1米范围内。在桥头中，使用CFG桩方法，桩径为50公分，桩距为150公分。
        3.检测和计算软土地基
        3.1 计算沉降量
        软土地基在施工以及车辆行驶过程中，会受到外部荷载的作用，导致土体会出现较为明显的沉降情况，如果荷载作用较为明显，会在垂直方向产生沉降，不利于过渡段的施工以及车辆行驶。
        精准计算沉降量，使用计算公式，根据《公路路基设计规范》，产生的沉降量，与固结沉降量和沉降系数存在关系，公式为Ｓ=ｍsＳs，其中沉降系数使用ｍs表示，沉降系数会受到多种因素的影响，包括荷载加速度、荷载量以及地质情况，主固结沉降值使用Ｓs表示。
        通常情况下沉降系数在1.1-1.8范围内，根据工程建设要求选择合适的沉降系数。在确定沉降系数时，按照公式ｍs=0.123 γ0.7（θＨ0.2＋υＨ）＋Ｙ，在公式中θ代表相关系数，使用塑料排水板，系数在0.9-1.1范围内，使用粉体搅拌桩，系数为0.85，路基中心高度使用H表示，路基田填料容重使用γ表示，加载速率使用v表示。
        在分析主固结沉降量过程中，由于时间的变化，会使沉降量在某一时间出现变化，为掌握某一时间的沉降量，按照太沙基伦杜里克固结理论，即可计算出相应的沉降量。
        3.2 检测处理效果
        该工程过渡段软土地基处理过程中，采用的处理方法，会提升软土地基的稳定性，并且在车辆行驶过程中，地基未出现明显的变化，符合公路通行需求。在处理软土地基期间，使用的处理方法，均符合相关的规范要求，并且进行实地观测，桥头过渡段的沉降量较小，并且过渡段的土体变形控制在一定的范围内，有效提升桥头过渡段软土地基的整体性，保证桥头更加稳定。
        结语：
        综上所述，在软土地基处理过程中，结合实地观测的沉降量，并勘察软土地基中的成分，结合沉降量、结构成分，按照公路地基处理标准，采用合适的方法处理软土地基，不仅有效控制软土地基的变形量，避免出现沉降情况，还能使过渡段结构更加稳定，提升车辆行驶的安全性。
        参考文献：
        [1]钱盈，张小峰，喻平.软土地区公路桥头过渡段地基处理技术探讨[J].交通科技，2019，（1）：32-34.
        [2]文振虎.软土地区公路桥头过渡段地基处理技术研究[J].中国设备工程，2019，（20）：184-185.
        [3]李立波，卢久立，赵启文.软弱地基的处理方法研究[J].商品与质量，2016，（39）：164.