桥头深厚软土地基处理

王 亚 斌

(合肥市规划设计研究院，安徽 合肥 230041)

随着城市交通量的快速发展以及重载交通的日益增多，桥头跳车的问题也日益凸显，桥台与台后路基之间产生的差异沉降不仅影响行车的舒适程度，减小了行车速度和通行能力，甚至在桥台处发生交通事故，严重影响了道路的社会和经济效益。引起桥头跳车的原因较多，直接原因是桥台与台后路基间的沉降差，尤其是软基路段问题较为突出，常用的桥头软基处理方式有：排水固结法、预应力混凝土管桩、水泥搅拌桩等，软土地基以上的回填除了尽量控制填土高度外，还可以采用EPS块、气泡混合轻质土等轻质填料。桥头路段可以采用其中一种或几种处理方式进行处理，本文结合巢湖市亚父路跨裕溪河桥桥头深厚软基处理方案，就如何选用合适的处理方式既可以达到沉降控制的目的又可以减少道路建设的经济负担进行探讨。

1 工程概况

巢湖市亚父路跨裕溪河为二级通航标准，通航净空不小于10 m，桥梁主跨跨径285 m，全长974 m，河道两侧地势较低，桥头填土较高，河道东侧最高处填土约5.6 m，同时两侧区域地质条件较差，根据地勘资料，河道东侧段普遍分布20 m～27 m左右的深厚软土，本次选取桥头高填方段22+50处典型断面土壤物理力学性质指标如表1所示。

根据城市道路路基设计规范软土鉴别指标[1]，②层粉质黏土、③1层淤泥质粉质黏土、③2层粉质黏土满足软土地基的特性，桥头路段位于此类地基上时，容易产生差异沉降从而导致桥头跳车现象，需要进行必要的软基处理。另外新建引桥段22+80以东段南半幅亚父路老路建成近10年，沉降已稳定，为节约工程造价，设计考虑利用老路并进行绑宽处理。

表1 桥头典型断面土壤主要力学性质表

2 桥头软基处理方法

结合本项目场地软土层较深的特点，处理深厚软基常用的方法有：排水固结法、预应力管桩和水泥搅拌桩。由于桥头路段沉降要求高，尤其位于深厚软基路段常常单一的处理方法无法满足沉降要求，因此软土地基以上可配合使用EPS块、气泡混合轻质土等轻质填料进行联合处置。

1)排水固结法。排水固结法是通过将土体中孔隙水排出，使孔隙比减小，产生固结变形。在厚覆盖层软基中的应用主要是利用真空预压和堆载预压配合加速排水的地基处理方法。土体在真空荷载和堆载作用下加快固结，提高土体强度，同时在真空负压作用下土体内压缩变形可以抵消因堆载引起的向外侧的变形，使路基保持稳定。排水固结法施工简单、造价较低，但工期长，工后沉降大。

2)预应力混凝土管桩。预应力混凝土管桩利用静压桩机或动力打桩机将厂家预制的钢筋混凝土预应力空心薄壁管桩沉入地基，地面荷载主要通过管桩向深层硬土层或基岩传递，同时桩间土也承担部分荷载，桩、褥垫层和桩间土一起组成复合地基。该方法施工质量容易控制、工期短、处理深度大、加固效果好，但经济性差[2]。

3)水泥搅拌桩。水泥搅拌桩法是将桩体范围内软土就地拌入水泥等固化材料使其硬化，从而在地基中形成水泥土桩的处理方法。以搅拌桩为主、桩间土参与承担地面荷载，搅拌桩、垫层和桩间土共同作用形成水泥搅拌桩复合地基。该技术因其加固效果好、施工快速、造价低等特点在建设中得到广泛应用，但处理深度在15 m以上时存在成桩质量难以控制，深层加固效果难以保证等问题[3]。

4)EPS块轻质路基。EPS块即聚苯乙烯泡沫块，工程中常用容重仅为 0.02 kN/m3～0.03 kN/m3，因此，采用EPS块作为桥头路基填料可显著降低路基自重，达到控制路基沉降的目的。但EPS块的强度小于0.2 MPa，强度较低，在集中荷载的作用下极易破坏，需要在路基顶部铺设一层钢筋混凝土缓冲层，施工复杂，造价高。

5)气泡混合轻质土路基。气泡混合轻质土是由制备的气泡群、水泥、水以及添加材料按一定配合比例混合凝结成的微孔类材料，用于路基填料的容重一般为5 kN/m3～6.5 kN/m3。容重是填土的1/3～1/4。气泡混合轻质土同EPS块一样也可作为一种轻质填料，用以控制桥头路基沉降差异，气泡混合轻质土抗压轻度近1 MPa，可以直接作为路基使用。具有流动性、自硬性，不需机械压实作业，力学性能好，施工快捷方便[2,4]。

3 技术经济比选

综合以上软基处理方法的特点，结合本项目场地软土层较深的情况，排水固结法工期长，且工后沉降大，不能满足本项目需求，软基处理拟采用水泥搅拌桩及预应力混凝土管桩两种方式，软基以上采用常规材料回填。根据计算结果，若采用预应力混凝土管桩处理，台后22+50处工后沉降为8.6 cm，能够满足规范不大于10 cm的要求，但造价较高；若采用水泥搅拌桩处理，台后22+50处工后沉降达到21.6 cm，大于规范要求，软基以上若采用轻质材料回填，则一方面能够满足沉降要求，同时减少对老路绑宽段的影响，另一方面能够减少桩长，避免深层成桩质量难以控制的问题。

根据相关资料表明[5,6]，老路绑宽随着填料重度的增加，老路堤和新路堤横坡比变大，地表沉降量显著增加，老路路表有偏压隆起现象，软土地基侧向位移量明显增加，因此加宽路堤填料重度不仅会带来路基横向的过大不均匀沉降，还会影响路堤的整体稳定性，在加宽工程中尤其是软土地基采用轻质路堤填料是一种合理的选择。

轻质填料中粉煤灰、EPS由于料源、环保等问题，实际使用量减少。而气泡混合轻质土由于强度高、性质稳定、施工方便、环保等优点，其接受度越来越高，应用已十分广泛[7]。考虑工程的经济适用性，拟采用水泥搅拌桩软基处理+台后气泡混合轻质土回填、预应力混凝土管桩软基处理+台后级配碎石回填两种方案，两种处理方案对比如表2所示。

表2 处理方案对比表

根据方案对比表，预应力混凝土管桩加固效果较好，但经济性较差，软基以上采用级配碎石常规填料回填绑宽对老路影响也较大，而水泥搅拌桩加气泡混合轻质土联合处理对于本项目更为经济合理，同时由于泡沫轻质土固化后直立性的特点，桥台及引桥段两侧的挡墙可进行轻薄化设计，节省工程造价。

4 结语

桥头软土地基处理，如何选用合适的处理方式既可以达到沉降控制的目的又可以减少道路建设的经济负担需要进行细致的方案比选。气泡混合轻质土可以大幅降低桥头填土荷载，减少地基附加应力及沉降，从而减缓桥头跳车现象，气泡混合轻质土可以单独使用，在深厚软基处理时也可以联合其他软基处理方法达到控制桥头沉降的目的，使得一些无法满足要求的传统或单一软基处理方法重新发挥作用，降低工程造价。