吹填区市政桥梁的台后处理

曹晓博

上海市基础工程集团有限公司 上海 200433

市政桥梁的台后处理一直是一项技术难题，处理不好容易造成桥头跳车现象，对行车的安全和舒适性产生较大影响[1]。分析原因主要有：地基强度不同、台后填料不当、台后压实不足、地基浸水软化等。魏林兹[2]从确保填筑材料质量及确保分层填筑质量的角度出发，对桥梁台后处理进行相关阐述；章洪俊等[3]论证了泡沫轻质土的工后沉降相对较小，且施工质量可靠；李伟等[4]对台后原状路基的多种处理方法进行阐述，主要包括管桩加固法、塑料排水板加固法、换填土加固法等。以上研究均是台后处理的有效方法，但角度都较为单一。笔者也在先期实施的桥梁中采用超载预压＋塑料排水板法来控制工后沉降，但是仍有将近10 cm的沉降差，不甚理想。因此，为进一步控制吹填土质条件下的桥头工后沉降（要求5 cm内），采用超载预压＋水泥搅拌桩加固软土＋台背后泡沫混凝土换填，最终将工后沉降控制在3 cm以内，达到了预期的效果。

1 工程概况

温州市瓯江口新区的地基土是由吹填形成的。在吹填过程中，泥砂结构遭到破坏，以细小颗粒的形式缓慢沉积，因而具有塑性指数大、天然含水量和孔隙比大、重度小、压缩性高、渗透性小等特点。由吹填土构成的地基，强度很差，吹填软土比天然软土具有更大的欠固结特性、可压缩特性，需要面临如何处理好桥梁和道路衔接部分的不均匀沉降这一难题。

2 桥头复合地基处理方案选择

针对上述情况，做好桥头段的复合地基处理尤为重要。参考《温州市市政工程设计导则》，本工程软土地基处理标准为：桥台后与路堤相邻处工后沉降按≤0.1 m控制。根据起步区的实际沉降监测结果，堆载预压＋塑料排水板联合处理方法的工后沉降为6 cm左右，可满足工后沉降要求（≤0.1 m）。建设单位认为后续的新建桥梁工后沉降控制在5 cm以内较为合适，提出了新的要求。因此，本项目拟采用超载预压＋水泥搅拌桩软土加固＋桥头倒三角范围内泡沫轻质土换填的综合处理方式。综合处理前，先对整个场地进行清表和整平处理，再铺设土工织物及双向土工格栅各1层，其上铺设厚40 cm的级配碎石垫层，然后采用机械打设塑料排水板（排水板间距为0.9 m，呈等边三角形布置，排水板板长约12 m），接着铺设厚20 cm的级配碎石垫层，再在级配碎石垫层上铺设1层土工格栅，最后分层分级回填至堆载设计标高。堆载总时间为8个月。

本项目桥头沉降控制要求比较高，同时考虑安全保险等因素，对桥头淤泥质软土进行了复合地基处理，使桩间土和桩体共同直接承担荷载。本文提出了桥头地基处理的3种方法：预应力混凝土管桩、高压旋喷桩、普通水泥搅拌桩。下面对这几种方案进行比选：

方案一：桥头采用刚性桩，即采用预应力混凝土管桩（PHC管桩）。考虑本工程地质特性，PHC管桩不能有效地改变土体抗剪性能，只依靠桩侧摩阻力和桩端阻力来控制沉降，而且当桥梁台后荷载施加后，土体滑移时容易导致桥梁桩基滑移甚至断裂，故不建议采用。

方案二：桥头采用高压旋喷桩。高压旋喷桩每延米单价为水泥搅拌桩的2倍，达不到技术经济指标的最优化，故也不建议采用。

方案三：桥头采用水泥搅拌桩处理。该方法最为安全经济，所以选用方案三。

结合现场实际情况，处理范围分A、B两个区域（图1）。A区桥头加固段靠近桥头区域，处理长度一般为20 m，采用水泥搅拌桩，桩长12 m，桩距1.2 m，桩位均呈等边三角形布置，对桥梁搭板下倒三角范围内宕渣用泡沫混凝土进行换填；B区桥头过渡段沿纵向接A区，处理长度一般为20 m（如桥头软基处理边缘接吹填区软基处理边缘，则B区过渡段处理至吹填区软基处理边缘），同样采用水泥搅拌桩，桩长12 m，桩距1.5 m，桩位均呈等边三角形布置。

图1 桥头软基处理布置断面（单位：cm）

3 吹填区桥梁台后处理方法

3.1 采用水泥搅拌桩加固桥头软基

先对桥头处理段场地进行清表和整平处理，再用水泥搅拌桩加固桥头软基。水泥搅拌桩施工时，采用专门的搅拌机械，从不断回转的中心轴端向四面被搅松的土中喷出浆体，经叶片搅拌，在加固的深层软土中进行一系列物理/化学反应，使软土硬结成具有整体性和一定强度的优质复合地基，提高桥头吹填土的地基承载力，减少沉降量。

水泥搅拌桩设计桩径60 cm，桩长12 m，具体水泥掺入量通过室内试验和现场试桩确定为16%。待完成水泥搅拌桩软基处理后，采用水泥搅拌桩钻芯检测法对其进行90 d龄期的无侧限抗压强度检测。通过检测报告得知，5根试桩的抗压强度平均值分别是2.94、5.47、3.62、2.57、5.60 MPa，均不小于1.6 MPa，满足设计要求。

水泥搅拌桩地基竣工验收时，采用单桩荷载试验和复合地基荷载试验进行承载力检测。荷载试验在成桩28 d后进行。通过检测报告得知，桥头加固段10个试验点的单桩复合地基承载力特征值均不小于130 kPa，过渡段1个试验点的单桩复合地基承载力不小于100 kPa，均满足要求。

3.2 利用宕渣对桥头段进行堆载预压

回填材料的选用：桥台后优先选用摩擦角大、强度高、压实快、透水性好的填料，如宕渣、砂石、砂砾等，有利于将从台背缝隙中渗入的水顺利排到路基外，从而减缓雨水的危害，同时也有利于改善压实性能，使路基能轻易地达到设计要求的密实度。本项目采用宕渣对桥头段进行堆载预压。

水泥搅拌桩处理后，铺设40 cm厚的级配碎石垫层，然后将土工格栅置于碎石垫层上并包裹，锚固长度2.0 m。接着填筑3层宕渣并碾压，每层宕渣最大摊铺厚度不超过40 cm，压实度分别达到92%、93%、95%。最后分层填筑宕渣至路面设计标高，要求压实度均≥96%。宕渣堆载预压期要求不小于8个月。然后对路基沉降进行观测，直至连续2个月观测的沉降量均不超过5 mm/月，方可对多余的宕渣进行卸载（卸载至路基顶面设计标高）。本工程经过为期305 d的堆载，沉降量达到设计要求。

3.3 泡沫混凝土施工

宕渣堆载预压期末，达到软基沉降控制标准后，对桥梁搭板下倒三角范围内的宕渣用泡沫混凝土进行换填。

泡沫混凝土的设计指标：气泡混合轻质土的容重等级为A7，表干容重的变化范围为6.8～7.7 kN/m3，湿容重的变化范围7.1～8.0 kN/m3；强度等级不小于CF0.8，即立方体抗压强度平均值不小于0.80 MPa，最小值不小于0.68 MPa。泡沫混凝土用发泡剂试验测定的气泡群密度应为48～52 kN/m3，标准气泡柱静置1 h的沉降距不应大于5 mm，泌水量不应大于25 mL。

泡沫混凝土浇筑工艺如下：

1）泡沫混凝土浇筑时，泵送管出口宜与浇筑面保持较小角度，且埋入泡沫混凝土内不小于20 cm，使泡沫消泡量降到最小（图2）。

图2 泡沫混凝土浇筑方式

2）浇筑过程中停留时间不宜过长，否则容易引起堵管。中间等待时间超过10 min时，宜及时洗管，清洗输送管时必须检查出水口情况，清洗时间不宜小于30 min。

3）快浇筑至顶层时，利用人工扫平，采用往后直拉的方式拖移浇筑管，以确保泡沫混凝土表面平整并减小扰动。浇筑层终凝后，方能进行上层的浇筑施工。

4）在整个浇筑过程中，应减少对泡沫混凝土拌和物的扰动，并注意拌和物的品质变化，不应采用喷射的方式进行浇筑。

4 工后沉降

施工完成后，对工后沉降继续进行测量。通过为期一年半的工后测量（表1），根据监测数据得出结论：工后的前3个月有约3 mm的沉降，6个月后趋于稳定，1年后基本不存在沉降。

表1 纬六路一号桥工后沉降观测统计单位：mm

5 结语

结合温州瓯江口新区桥梁台后处理的施工实例，可以看出：桥头堆载达到设计指标要求时，竣工沉降为40～50 cm，在完成全部施工后，工后沉降为6 mm左右。总体说来，处理好桥梁和道路衔接部分并使之形成平稳过渡，应从设计、施工等方面进行控制。设计时，应根据不同的地质、地形条件及桥梁构造采用不同的台后回填设计方法；施工时，应强化工程质量意识，严格按工序施工。