公路桥梁软弱地基加固措施研究

2020-03-11郭宾

山西建筑 2020年4期

郭宾

(山西路桥建设集团有限公司公路工程总承包分公司，山西太原 030006)

1 概述

随着经济的发展，城市化过程的推进，交通发展越来越快，对城市、公路桥梁的地基承载能力要求也越来越高，若对地基不进行必要的相关处理，可能会导致基础下沉和不均匀沉降等问题的出现，以及由此出现的桥梁结构受扭过大，搭板断裂等现象[1]。因此，探究对道路桥梁的不均匀沉降的施工改进具有重要的现实意义。

导致桥梁路基路面沉降的因素很多，如设计不合理、施工未达设计要求，以及桥台背填土的压实度不达要求等[2]，这些可以通过对技术人员进行相关培训和提高机械化作业来提高。

而在软土地基中，对地基进行有效的施工加固，控制沉降变形量，成为解决道路桥梁不均匀沉降的有效方法[3]。因此，本文以山西某桥梁沉降病害成因分析及施工改进技术研究为依托，针对桥梁的不均匀沉降的综合处治技术进行研究，这对相似工程具有重要的参考价值。

2 不均匀沉降的理论计算

以图1的两跨连续桥为例，基础不均匀沉降引起的内力求解如式(1)所示。

(1)

δ11(X1t+X1d)+Δdp=0

(2)

δ11X1d+Δdp=0

(3)

代入式(2)，可得式(4)：

δ11X1t+X1dΔ1p=0

(4)

其中，X1dΔ1p为基础不均匀沉降时导致的弹性内力到t时刻时，赘余力方向上的徐变变形。

3 软土地基加固实验

3.1 工程地质条件

第四系人工填土:

杂填土①-1：层厚2.90 m～13.00 m，层底深度为2.90 m～13.00 m，层底标高769.70 m～781.90 m。

素填土①-2：Ⅱ级普通土。

黏质粉土②-3-1：实测标贯击数为2击～8击，静力触探锥尖阻力值为0.51 MPa～1.01 MPa，平均值为0.85 MPa。本层土的OCR值为0.90～1.05，为正常固结土。Ⅱ级普通土。

粉质黏土②-2-1：褐黄色，以软塑为主。实测标贯击数为3击～7击，静力触探锥尖阻力值为0.67 MPa，本层土的OCR值为1.01，为正常固结土。Ⅱ级普通土。

3.2 软土地基实验设计方法

地基采用塑料排水板进行改善处理，塑料排水板用插板机插入软土地基，在上部预压荷载作用下，软土地基中空隙水由塑料排水板排到上部铺垫的砂层或水平塑料排水管中，由其他地方排出，加速软基固结。在软土地基处理中，塑料排水板的作用设计，施工设备基本与袋砂井相同。

塑料排水板加固软土地基的优点:1)滤水性好，排水畅通，排水效果有保证。2)材料有良好的强度和延展性，能适合地基变形能力而不影响排水性能。3)排水板断面尺寸小，施打排水板过程中对地基扰动小。4)可在超软弱地基上进行插板施工。5)施工快、工期短，每台插板机每日可插板5 000 m以上，造价比袋砂井低，对于深厚的软土地基采用排水固结法进行加固时，从技术和经济上考虑，采用排水板几乎是唯一经济、有效、可行的方法。

地基采用塑料排水板进行改善处理时，呈正方形进行布置，间距取2.5 m，打入地面6.5 m左右。在地表处，铺设1 m厚的石屑、砂子混合物，并在上面布置6层竹排，层距0.8 m。竹排交叉处用铁丝进行绑扎处理，具体情况如图2所示。

将孔压计和沉降杯集中布置在三个平面，其中孔压计的埋设深度为1 m,3 m和5 m，用来观测孔隙水压力和沉降。

3.3 实验结果分析

孔隙水压力监测结果及分析如下:

孔隙水压力—时间—荷载关系如图3所示。由图3可知，随着荷载的逐渐增加，孔隙水压力也在增大，并且荷载加载速度越大，水压增加的也越快。当荷载最终停止时，孔隙水压力也会随着时间的推移逐渐消失。由此可见，孔隙水压力与荷载大小，荷载加载速度都有关系。但除此之外，实测孔压的规律性并不明显，究其原因，主要是实测孔隙数值是孔隙压力的增长与消散两个过程共同作用的结果，因此，本文从实测孔隙水压力排除孔隙水压力的消散作用结果的数值来得出相应的孔隙水压力增长规律。具体是通过各级荷载下孔隙水压力累加来解决这个问题。具体如图4∑ΔU—∑ΔP关系曲线所示(其中，∑ΔU为孔隙水压力增量累计值;∑ΔP为与之相对应的荷载增量累计值)。

由图4可以看到，当荷载增加时，孔隙水压力的增长呈现出线性，且当增加到一定程度时，孔隙水压力斜率突增，这意味着地基土的状态进行了转变(即从图4中的OA—AB两个阶段的变化)，其中A点是两个状态的临界点，对应荷载为临界荷载。