軟土地區(qū)路橋人行道銜接間沉降的治理措施

1、軟土地區(qū)路橋人行道銜接間沉降的治理措施吳勁松1，劉繼華2（1.寧波市鄞州區(qū)規(guī)劃設(shè)計院，浙江寧波315192；2.寧波市鄞州區(qū)城投公司，浙江寧波 315192）摘要：由于軟土地基的高壓縮性，必然導(dǎo)致路橋間銜接處因剛?cè)嵯嘟佑陕返坛两蛋枷荻霈F(xiàn)錯臺等問題。過去對此只從行車安全出發(fā)治理了車行道部分，而忽視了人行道部分同樣存在這個問題，它也會危及人身安全及給運(yùn)行管理帶來諸多后患。鑒此，本文結(jié)合工程實例介紹了針對人行道部分所采取的治理措施、技術(shù)經(jīng)驗及取得的良好綜合效益。關(guān)鍵詞：軟土地基；路橋；人行道；銜接間沉降；治理措施；寧波市寧波市鄞州區(qū)開辟的新城區(qū)位于寧波市東南角，區(qū)域內(nèi)大部分為耕地。從工程地質(zhì)勘察報

2、告中得知，距地面以下10m范圍內(nèi)系灰色淤泥或淤泥質(zhì)粘土，其物理力學(xué)指標(biāo)平均值為：天然重力密度，天然含水量W=55%，孔隙比e=1.5，液性指數(shù)，壓縮系數(shù)，壓縮模量，地基允許承載力，處于飽和流塑狀態(tài)，屬高壓縮性土；該層以下5m以內(nèi)的土質(zhì)雖有些不同，可它的液性指數(shù)還是大于1.0，仍為高壓縮性土；其再往下的土層除了有間隔極薄的軟塑層外以硬塑為主，是較好的持力層。道路與橋銜接處的路堤土基回彈模量為8MPa，而城市道路設(shè)計規(guī)范 CJJ37-90（以下簡稱城規(guī)）要求，路槽底面土基回彈模量宜大于或等于20MPa，因此，我們在道路結(jié)構(gòu)層設(shè)計中按寧波地區(qū)習(xí)慣做法，在挖除一定深度的表層腐植土換填上塘渣（巖渣）外，

3、再在其上增填塘渣墊層的辦法來達(dá)到上述要求。道路竣工運(yùn)行一年后測試結(jié)果為：路堤高度在22.5m時，沉降量為2530cm，并依據(jù)道路路堤施工前兩側(cè)有無緊挨建筑物之區(qū)別，從眾多的工程實測中得出如下結(jié)論：道路施工前，其紅線外無緊挨建筑物的路堤沉降量要大于有建筑物的沉降量；同時還呈現(xiàn)出已有建筑物離紅線越遠(yuǎn)，其對抑制沉降量的影響越小的趨勢。究其原因，除有地面荷載的影響外，關(guān)鍵在于該區(qū)域內(nèi)路堤底面土壤因受壓力作用而發(fā)生變形。它有三個不同階段：（1）體積壓縮階段此時土粒移動主要在垂直方向，土粒骨架受壓而擠緊，孔隙減小而橫向位移不大；（2）土體受剪階段由于荷載繼續(xù)增加，土粒除向下外，同時還向四周移動，形成剪應(yīng)變

4、區(qū)域并逐漸發(fā)展成一彎曲裂面，此時滑動甚小；（3）土體向外膨脹階段此時土壤的抗剪力已經(jīng)完全發(fā)揮，土體開始塑性流動。所以這幾個階段變化所引起的總沉降量系由垂直沉降和橫向變形引起的沉降所合成。而緊挨路堤紅線已有建筑物的沉降要小于無建筑物時的沉降的原因，就是因其橫向變形受到兩側(cè)建筑物限制的緣故。對于整個受壓土層的深度，通常是按路堤荷載產(chǎn)生的增加壓力等于土壤自重壓力的20%處為界限確定，在此深度內(nèi)的土層稱為壓縮層?？傊绊懧烦两档囊蛩睾芏?，主要有填土高度、地面荷載、填土容重、施工速率、軟土層厚度、軟土強(qiáng)度及滲透性質(zhì)等方面。在上述情況下，橋梁與路堤銜接處形成的剛?cè)嵯嘟佣伪厝粫蚵返坛两刀霈F(xiàn)錯臺等問題。

5、為消除此隱患，以往設(shè)計只是在路橋銜接處的主體部位車行道采用設(shè)置搭板和地基處理相結(jié)合的技術(shù)措施進(jìn)行治理，從而使車輛行徑不再跳車得以平穩(wěn)通過，但對人行道部分的路橋銜接卻被認(rèn)為系主體部位等原因而忽視?？墒窃趯嶋H運(yùn)行中，人行道部分的地面荷載雖小于車行道，但其路堤高度大于車行道，且填筑壓實度因埋有各類地下管線而小于車行道，因此它的路堤壓縮變形引起的沉降也較大，最終在路橋銜接處因路堤沉降導(dǎo)致鋪面開裂、斷裂并出現(xiàn)錯臺，既影響美觀又可能導(dǎo)致行人絆跌危及安全。針對上述的原因，我們自2003年開始對其采取相應(yīng)的技術(shù)措施進(jìn)行治理，現(xiàn)介紹如下：一、結(jié)構(gòu)方面，人行道部分設(shè)置搭板。由于側(cè)向緊挨的是路堤擋墻（以下簡稱擋墻）

6、，如果搭板仍同車行道一樣布置會造成擋墻與搭板的相互交叉甚至重疊，結(jié)構(gòu)設(shè)計上對互相銜接處理也比較困難；此外，兩者間還會產(chǎn)生不均勻沉降帶來的問題，由此經(jīng)多個不同方案作技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后，最后選用了搭板與擋墻融為一體的結(jié)構(gòu)：即把擋墻與搭板用鋼筋砼連成一體，使擋墻與搭板結(jié)合成薄、輕、巧的L型擋土結(jié)構(gòu)（詳見圖一圖二），既承擔(dān)擋土功能，又起到搭板作用，而此間布設(shè)的搭板和枕梁仍用常規(guī)做法（詳見圖三）。這樣的結(jié)構(gòu)，擋墻高度在2.553.2m間，其墻壁厚僅為25cm，搭板與擋墻結(jié)合在一起，可互通有無共同受力。針對擋墻而言，它的抗滑和抗傾覆性能也大為提高，穩(wěn)定性好且地基應(yīng)力也相應(yīng)減小。經(jīng)實踐檢驗不僅解決了上述原先存在

7、的問題，也提高了各方面的受力性能，還方便一體化施工，取得了一舉多得的成效，這也正顯示出采用此類組合結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)。圖二圖一圖三二、地基處理，采用水泥攪拌樁（以下簡稱攪拌樁）。它以水泥為固化劑，通過深層攪拌機(jī)械在地基深處就地將軟土和固化劑強(qiáng)制拌和，利用固化劑和軟土之間發(fā)生的一系列物理化學(xué)反應(yīng)，使軟土固結(jié)成具有整體性、水穩(wěn)性和一定強(qiáng)度的優(yōu)質(zhì)地基。此間雖水泥摻入量很小，可水泥的水解和水化反應(yīng)完全是在具有一定活性的介質(zhì)土的圍繞下進(jìn)行的，其硬化速度緩慢且作用復(fù)雜，因此水泥土強(qiáng)度增長的過程比砼慢，其具體過程是：水泥顆粒表面的礦物很快與軟土中的水發(fā)生水解和水化反應(yīng)，生成氫氧化鈣、含水硅酸鈣、含水鋁酸鈣及含水鐵酸

8、鈣等化合物，其中氫氧化鈣、含水硅酸鈣能迅速溶于水中，使水泥顆粒表面重新暴露出來，再與水發(fā)生后續(xù)反應(yīng)，使周圍的水溶液逐漸達(dá)到飽和。當(dāng)溶液達(dá)到飽和后，水分子雖然繼續(xù)深入顆粒內(nèi)部，但新生成物已不再溶解，只能從細(xì)分散狀態(tài)的膠體析出，懸浮于溶液之中形成膠體。當(dāng)水泥的各種水化物生成后，有的自身繼續(xù)硬化形成水泥石骨架；有的則與其周圍具有一定活性的粘土顆粒發(fā)生反應(yīng)。水泥水化生成的凝膠粒子的表面積比原水泥顆粒大一千倍，因而具有很大的表面能，有強(qiáng)烈的吸附活性，能使較大的土團(tuán)粒進(jìn)一步結(jié)合起來，形成水泥土的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)并封閉各土團(tuán)間的空隙，最終形成堅固的聯(lián)結(jié)。圖四通過攪拌樁處理的地基最終形成復(fù)合地基，不僅提高了承載力而且

9、由樁群體的壓縮變形和樁端土的變形組成的沉降也相應(yīng)減小。眾多的工程實踐表明，攪拌樁處理地基是用于高路堤下飽和土地基加固的好方法，所以同樣適用于路橋人行道銜接處的路堤地基處理。在此類工程上通常采用的攪拌樁D=50cm、樁長為12m，按梅花形布置，其縱向在橋臺、枕梁部分的間距為1.2m（即圖四區(qū)）；枕梁枕梁后路堤部分的（即圖四區(qū)過渡段）間距為1.5m，區(qū)過渡段長度視路堤高度決定，路堤越高布設(shè)的長度越大。此外，還在路堤橫向（道路紅線）外按分區(qū)不同間距增設(shè)23排攪拌樁，起到一定的側(cè)限作用，以減小地基側(cè)向變形而引起的沉降（布置示意見圖四）。固化劑水泥為普硅42.5級，摻入比為15%；同時摻入2%水泥用量的石膏和0.2%水泥用量的木質(zhì)磺酸鈣；水泥漿水灰比控制在0.40.45；取芯試驗要求28天樁體無側(cè)限抗壓強(qiáng)度應(yīng)大于750MPa。除此之外，同車行道一樣，還在攪拌樁頂自下而上鋪設(shè)了土工格柵和40cm厚的級配碎石履蓋層，這些均與車行道連成一體。首批通過上述技術(shù)措施治理建成的快速路鄞州二道1#6#橋，迄今已竣工運(yùn)行一年以上，經(jīng)觀察運(yùn)行情況良好。在路橋人行道銜接處的鋪面，完好無損而不再出現(xiàn)斷裂和錯臺，達(dá)到了預(yù)期目的。鑒于這些橋梁系鄞州二道工程的重要組成部分治理有方，取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益、社會效益和環(huán)境效益，且減輕日后管理運(yùn)行的工作量，以及道路、排水工程等的質(zhì)量優(yōu)良，經(jīng)有關(guān)