随着高速公路的发展和城市化进程的加快, 市政道路与高速公路的交叉情况越来越多。
其中软基处理方案是市政道路穿越高速公路的关建技术问题之一。在保证地基承载力、沉降满足设计要求的前提下, 还要确保软基处理方案不会影响高速公路的正常运营。
某市政道路采用城市次干路的标准, 设计速度为40km/h, 双向四车道, 路基宽度30m。市政道路在桩号K1+408.53处经过现状高速公路 (桥梁段) 。经项目前期研究及沟通, 确定市政道路以路基形式下穿高速公路。
项目区属冲积平原区, 地势平坦, 地面高程约1.0～3.6m, 路线所经过地区为居民区、鱼塘、农田、城市道路、河涌等。
根据勘探成果, 场区主要揭露地层为第四系海陆交互相冲洪积、淤积, 从上往下依次为: (1) 杂填土 (Qmc) :灰黄、灰褐色, 稍湿～湿, 稍压实, 主要由粉质粘土、碎石、砂砾组成, 厚度1.00～2.50m。
(2) 淤泥质细沙 (Q4mc) :浅灰～深灰色, 饱和, 松散, 级配差, 含少量淤泥质, 厚度3.80～4.10m。
(3) 淤泥 (Q4mc) :灰黑色, 饱和, 流塑, 含少量粉、细砂及腐殖质, 味臭, 厚度1.90～17.30m。
(4) 粉质粘土 (Q4al) :灰黄、灰红色, 湿, 可塑, 以粉、粘粒为主, 局部含少量中砂, 粘性较好, 厚度1.00～13.20m。
高速公路双向四车道, 设计速度100km/h。在市政道路下穿段, 高速公路为3孔17m空心板梁桥, 桥梁法线与道路交角4.724度, 新建道路与桥墩轴线平行, 下穿长度为24.3m;上部结构为75cm预应力砼空心板梁;桥墩下部结构采用桩柱+盖梁结构, 盖梁高130cm, 宽140cm, 桥墩直径D120cm。桩基础均为摩擦桩。
(1) 软基处理的施工机械要求能在高度限制条件下进行施工;
(2) 施工过程中, 软基处理方案对桥梁的沉降和水平位移必须严格控制在允许范围内, 以免对现有桥梁造成破坏;
(3) 软基处理后的路基沉降要小, 避免路基沉降引起对桥梁桩基的负摩阻力。
市政道路下穿高速公路段属于低填路基, 现状地面标高约2.1m, 设计标高为2.3m。高速桥梁梁底最低点标高为6.9m。下穿段的软土底层标高为-12.9m, 最大埋深为15m。
根据项目的特点以及现状桥梁的变形允许值, 拟定了以下三个软基处理方案:1) 高压旋喷桩、2) 树根桩、3) 换填轻质土。
高压旋喷桩以高压旋转的喷嘴将水泥浆喷入土层与土体混合, 形成连续搭接的水泥加固体。高压旋喷桩施工设备高度小, 在净空受限的情况, 是常见的施工工法之一。
高压旋喷桩复合地基采用矩形布置, 桩间距1.5m, 桩身直径采用50cm, 路面结构底面以下0.6m作为桩顶标高, 设计桩底穿透淤泥层不小于1m。在桩顶设置60cm级配碎石垫层作为褥垫层, 有利于发挥桩间土的作用。高压旋喷桩复合地基设计单桩承载力120kN, 复合地基承载力100kPa。
高压旋喷桩方案的特点: (1) 适用于低填路基, 桩顶设置褥垫层后可直接铺设路面结构; (2) 工艺成熟, 施工速度最快, 占地小; (3) 高压旋喷桩造价较高; (4) 旋喷桩高压水压力达到20MPa, 临近桥墩时会对桥梁桩基有一定影响, 但经过计算机模拟, 桥墩及桩基变形在允许范围内。
树根桩是一种小直径的钻孔灌注桩, 直径一般在10～30cm。树根桩通过钻机成孔, 再用注浆机灌注水泥浆形成素混凝土桩。
树根桩复合地基按正三角形布置, 间距1.3m, 桩径为30cm, 采用C30素混凝土桩。树根桩桩在路面结构底面以下0.6m作为桩顶标高, 桩底应穿过软土层, 进入粘土层1.5m以上。同样在桩顶设置60cm的级配碎石作为褥垫层。树根桩复合地基方案设计单桩承载力100kN, 复合地基承载力100kPa。
树根桩方案的特点: (1) 树根桩与刚性桩特征相似, 复合地基工后沉降小; (2) 树根桩旋挖钻成孔对周边土地影响小, 该工法对桥梁桩基影响较小; (3) 树根桩在低填路段的软基处理实例少, 施工技术难度较高; (4) 树根桩工程造价最高。
换填轻质土方案是通过气泡轻质土置换原状土体, 达到新建道路与当前地基荷载相同的目的。
设计气泡轻质土的施工湿重度取6kN/m3, 28天无侧限抗压强度≥1.0MPa, 最大稳定吸水率≤10%。
根据本项目路堤填高、路面结构重度及车辆荷载, 计算得到气泡轻质土换填厚度为2m, 即超挖至路面结构底面以下2m, 进行气泡轻质土的浇筑。
换填轻质土方案的特点: (1) 换填轻质土方案工后沉降较小; (2) 换填过程中需要在桥梁桩基旁超挖过2m的基坑, 在施工过程中容易引起桥梁桩基的水平位移; (3) 换填轻质土方案工程造价最经济。
结合项目的特点, 从施工对现状桥梁的影响、施工工艺、工期和工程造价等四个方面进行方案对比, 详见下表:
考虑到高压旋喷桩工艺成熟、工期最短, 造价适中, 对于现状桥梁的影响在可控范围内, 因此作为市政道路下穿高速公路软基处理的推荐方案。
根据现场施工实测数据, 高速公路桥墩沉降及水平位移均在设计允许范围内, 单桩及复合地基承载力满足设计要求, 表明高压旋喷桩方案合理可行。
本文通过实际工程案例, 对市政道路下穿高速公路的软基处理方案进行对比, 并结合施工监测的结合进行分析总结, 为今后工作中面临类似情况的提供参考。
摘要：本文以某市政道路下穿高速公路的案例, 分析低填路基下穿桥梁时不同软基处理方案的特点, 并结合项目情况进行对比, 为今后在软土地区临近高速公路的软基处理问题提供参考经验。
关键词：市政道路,下穿高速,软基处理
[1] 中交第一公路勘察设计研究院有限公司.JTG/T D31-2-2013, 公路软土地基路堤设计与施工技术细则[S].北京:人民交通出版社股份有限公司, 2013.
[2] 同济大学.CJJ/194-2013, 城市道路路基设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社, 2013.
[3] 中国建筑科学研究院.JGJ/79-2012, 建筑地基处理技术规范[S].北京:中国建筑工业出版社, 2013.
[4] 龚晓南高等级公路地基处理设计指南[S].北京:人民交通出版社股份有限公司, 2005.
[5] 王淑敏软土地区施工对临近高速铁路桥台影响的试验研究[J].高速铁路技术, 2016.
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