复合地基控制桥头地基沉降的应用

张海伟

（保定市保通公路勘测设计有限责任公司 保定 071000）

在公路桥梁建设和运行维护中，桥头跳车是比较常见的问题，对车辆的安全行驶产生严重的不利影响。它会导致车辆通行时出现跳动和冲击，影响行车的舒适度，严重的话还可能引发交通安全事故。因此，在实际工作中，必须采取相应的措施控制桥头地基沉降，整治桥头跳车问题，为车辆的安全通行创造良好的条件。

1 桥头跳车的成因分析

桥头跳车的成因是多方面的，但是其中主要的原因是，在行车荷载的反复作用下，刚性桥台与柔性路堤连接处产生较大的差异沉降，从而导致桥台跳车的发生。桥台一般为混凝土结构或者砌石结构，并且整个桥梁结构物近似于刚体。而导致路堤沉降的原因主要是地基沉降和路基压缩变形。车辆通过路堤和桥梁的时候，其荷载是不变的，但桥梁和路堤的刚度不同，桥梁刚度大，变形小，而路堤刚度小，往往会出现很大的变形［1］，因此，在桥梁和路堤之间就会出现较大的差异沉降变形，进而引起桥头跳车情况的出现。

2 桥头跳车的应对措施

（1）地基沉降控制措施。如果桥头是软弱地基，根据具体情况，采取相应的软弱地基处理措施，是控制地基沉降的关键，进而能够有效地解决桥头跳车问题。所以，必须做好地质勘察工作，采取适当的措施对软弱地基进行加固处理，从而降低地基沉降情况的发生。当前在桥头软弱地基处理中，比较常用的方法是复合地基处理法、堆载预压处理法、浅层处治法等等。

（2）路基本体的压缩变形控制措施。主要的控制策略是做好填料选择工作，合理设置过渡段长度，做好施工控制工作。在填料选择的时候，要选择强度高、透水性好、容易压实的沙砾和碎石，从而提高路基的密实度，满足施工设计标准。过渡段长度设计的时候应该单独设计，考虑每个桥头的填高、填料和地质情况，从而合理控制路桥过渡段的相对沉降量，尽量消除桥头跳车现象［2］。另外，在施工的时候，应该确保台背回填的压实质量，选用小型压实机具，严格控制每层填筑厚度与碾压遍数，并检测每层填筑质量。对于机械碾压不到位的地方，还应该进行人工补充，从而确保施工质量，控制压缩变形情况的发生。

3 复合地基在桥头地基沉降控制中应用

某公路地段地基土含水量高，空隙较大，压缩模量小，是比较典型的软土类型。土层主要类型为黏土，含水量在25.6%～35.1%之间，空隙比在0.8～1.05之间，压缩模量在3.8～9.6 MPa之间，天然地基承载力在100～280 k Pa之间。在道路运行中，出现沉降和桥头跳车的情况，给车辆安全通行带来不利影响，需要采取相应的措施对该路段的软土地基进行处理。

为实现对桥头地基沉降的有效控制，减少桥头跳车情况的发生，为行车安全提供保障，根据该工程的具体情况，对比多种方案，决定采用CFG桩或者载体桩复合地基进行处理，其中，载体桩是由混凝土桩身和载体构成，在处理工作中运用，能够满足地基沉降控制的要求。

3.1 复合地基的设计

（1）复合地基承载力的确定。方法为：确定桩体和桩间土承载力，并按照相应的原则，对这2部分进行叠加，然后得到复合地基承载力。第二项工作是复合地基沉降计算，包括加固区和下卧层的沉降，前者按照复合模量计算，将加固区的增强体和土体看做统一的整体，用复合压缩模量评价其压缩性，用分层总和法计算压缩量。后者的沉降量采用分层总和法计算。垫层底面的压力可以假设为均布，用Boussinesq方法求出复合体底面以下的附加应力，据此计算出下卧层沉降量［3］。

（2）复合地基参数的确定。CFG桩桩径0.4 m，桩间距1.6 m×1.6 m，正方形布置，同时根据填方高度适当调整桩长，在桩顶还需要铺设0.5 m厚二灰稳定砂砾。载体桩桩径0.43 m，桩间距1.8 m×1.8 m，正方形布置，并根据桥头填方高度适当调整桩长，桩顶铺设0.6 m厚碎石。进行复合地基处理的主要目的是减小桥头工后沉降，同时还需要设置过渡段实现工后沉降渐变。综合考虑应力分布、沉降渐变、工程造价等因素，在该复合地基设计中，对桩长进行了渐变。

3.2 变形的特征

为了对CFG桩、载体桩复合地基沉降变形的特征进行全面的分析，掌握这些措施对沉降变形控制的效果，在桥头地基布设监测断面，对天然地基、CFG桩复合地基、载体桩复合地基进行沉降监测，得出相应的测量结果表，并对测量数据进行分析。

（1）荷载、时间变化规律。通过对所得测量结果的分析，可以得出以下认识：路堤填筑中地基沉降速度较快，而填到路床标高后，荷载趋于稳定，地基沉降出现缓慢的趋势，并且，荷载稳定一段时间后，沉降速度变得越来越缓慢。在填筑路堤的时候，施工速度对地基沉降的发展有着重要的影响。测量表明，填筑速度越快，沉降发展速度越快。而沉降的快速变化可能会导致地基局部或整体剪切破坏，给工程施工带来一定的不利影响［4］。所以，为了避免这种情况的出现，防止填筑速度过快导致沉降过大或者出现剪切破坏的情况，今后在施工中应该对施工进度进行合理安排。

（2）与天然地基沉降变化规律。根据沉降随荷载、时间的变化情况，可以推算出典型断面不同时期的沉降速率，见表1。地基沉降速率逐渐减小。从总体上来看，复合地基沉降速率小于天然地基，特别是荷载稳定之后，这种趋势表现得更为明显。从上述所得数据可以得知，2种复合地基在变形控制方面有着极为相似的效果，通过这2种复合地基桩处理后，地基的沉降量削减了1／3～1／2。不管从总沉降量还是沉降速率来看，复合地基在桥头地基沉降控制方面都有着明显的效果。

表1 典型断面路基沉降速率表 mm／d

（3）计算沉降量与工后实测量的对比。为了掌握计算沉降量与实测沉降量的关系，明确它们之间的差异，测量完成之后对二者进行比较分析，并得出相应的对比分析表，具体见表2。其中，计算沉降量对应的是回填砂石后的数据。

表2 计算沉降量（填筑90 d）与实测沉降量的对比分析表 c m

由表2可见，计算沉降量与实测沉降量的差值较小，从整体上来看，实测值要比计算值稍微大一些。所以完全可以这么说，复合地基沉降计算方法与实际情况基本符合，能够反映出实际情况，有利于对地基沉降的控制。

4 结语

运用CFG桩、载体桩复合地基来处理桥头高填路堤的地基，并在复合地基和天然地基的典型断面上埋设沉降标，可以观测和分析复合地基对桥头地基沉降的控制效果。通过相应的试验和观测表明，在桥头高填路堤地基沉降控制中，CFG桩、载体桩复合地基都能够取得良好的控制效果。对沉降随荷载、时间的变化曲线可以得知，通过CFG桩或载体桩复合地基处理之后，地基沉降量削减了1／3～1／2。并且与天然地基相比而言，复合地基的沉降速率明显要小，可见，复合地基在沉降控制方面有着显著的效果。总之，CFG桩、载体桩复合地基适应了桥头高填路堤地基沉降控制、解决桥头跳车问题的实际需要，在具体运用中能够收到良好的效果，是处理地基沉降，控制桥头跳车问题的行之有效的方法，在类似工程中值得进一步推广和运用。

［1］ 刘秀丽.路桥过渡段复合地基差异沉降优化设计研究［J］.盐城工学院学报：自然科学版，2010（2）：66-69.

［2］ 王 晶.海相软土地区水泥土搅拌桩复合地基沉降特性研究［D］.南京：东南大学，2007.

［3］ 张汇睿，刘子健.复合地基控制桥头地基沉降的应用研究［J］.市政技术，2010（5）：108-111.

［4］ 鲁绪文.路堤荷载下长短桩复合地基加固深厚软土路基的试验与研究［D］.南京：南京水利科学研究院，2007.