软土地基上路桥过渡段差异沉降处治技术研究

陈翠月 张志中

摘要：伴随公路建设规模的持续扩大，公路运行过程中往往会发生逐步病害，其中路桥过渡段差异沉降问题愈加凸显。不仅会对行车舒适性造成极大影响，甚至会严重危害行车安全。我国地域辽阔，软土分布极为广泛，软土具有含水量高、孔隙比大、渗透系数小等特性，在软土地区修建路桥工程极易出现“桥头跳车”现象。为此，必须做好软土地基过渡段差异沉降处治，提高处治技术水平。

关键词：软土地基;过渡段;差异沉降;处治措施

在地基软弱引发的路堤不均匀沉降中，DGR技术作为一种新材料新技术可有效解决各类病害，通过深层注浆提升路基复合沉载力，并构成路堤下隔层，从而达到路基不均匀沉降有效控制的目的，以此实现处治路桥差异沉降的作用。在公路养护处治中，DGR技术可用于软基路桥过渡段差异沉降控制施工。

一、差异沉降的危害

1.安全性。当路桥过渡段产生差异沉降，过渡段极易出现沉降台阶。当有车辆经过时，很容易因碰撞台阶而出现腾空现象，在车辆向地面落下时，则会造成转向不稳等问题，或产生横向失稳，甚至侧翻。此外，于桥梁公路来讲，“桥头跳车”现象的产生极易产生很强的附加冲击力，从而损坏桥台、搭板等，并严重磨损轮胎及车辆机件，影响车辆正常使用，增加事故发生率。

2.舒适性。路桥过渡段冲击、颠簸均会影响乘车人员的舒适感。如杜志刚等人，将S03线为研究试验对象，以沈阳金杯客车为试验用车，车内共4人做舒适性研究，经试验发现，桥头跳车段，无论是驾驶人员还是乘坐人，均出现了心率上升的现象，颠簸感很强。此外，于周围居民而言，桥头跳车还会造成一定噪声影响。

3.经济性。为确保道路通行正常，需及时维修养护此类病害，但是养护过程中，往往会消耗大量人力、物力及财力。同时，在过渡段行车时，车辆无论加速或减速均会加大油耗，并导致汽车尾气排放量增加，于环境而言极为不利。据相关研究表明，当车辆有一次跳车点经过时，油耗平均会增加60ml。为研究桥头跳车引起油耗的多少，章小军等人就国内几条高速公路进行了油耗量增加地统计，如表1所示。由此可见，桥头跳车将产生极大油耗损失，这样将会大大增加运营成本，且与“环保、节能”的基本国策不符。

二、工程概況

某路桥工程通车运营多年，据现场勘查可知，路面产生了不同程度的病害问题，主要病害为车辙、松散、裂缝等。在各类病害中，裂缝病害最多，经原因分析引发各类病害的最根本原因在于差异沉降。据调查发现，伸缩缝处、路桥衔接处、搭板和路堤衔接处这三个部位为最大差异沉降处，且搭板和路堤衔接处最为严重，则地基土和路堤工后沉降为桥台差异沉降的直接原因。经计算，本路段平均差异沉降值在2.82cm，相对较大，存有一定行车安全隐患。为了解决过渡段差异沉降问题，必须采取切实可行的措施。经多方商议，决定采用DGR工艺处治，即深层注浆加固抬升技术，近年来，在路桥工程桥头跳车治理中应用较多，一般可采用分幅养护，无需深填深挖，基本不会影响道路通行情况，且施工周期短，由养护角度来讲，此方式施工效果最好。

三、DGR工艺原理

注浆加固技术是指利用一系列施工工艺，即填充、渗透、压密等促使浆液发生化学物理反应变化，从而形成浆脉。此工艺的灌浆系统能够向软土层内灌入配制完成后的浆液，浆液将会迅速填充满土体，并初凝，在灌浆压力作用下，土体裂缝先被填满后又开裂，浆液顺着裂面持续灌入且迅速初凝，同时还会堵住浆液管道，出现劈裂面，因浆液还在不断灌入，受初凝浆液挤压，劈裂面将不断变化，并达到改良受浆软土的土性。相比其他处治工艺，DGR技术可随时控制浆液的凝固时间，且不会浪费浆液，能够提高土体的承载力。

四、DGR技术材料选择及配合比设计

硅酸盐水泥是DGR技术水泥的选择，早强剂、速凝剂等则为化学浆的主要附加剂。DGR技术的浆液配合比设计为水泥：化学浆：水=1：0.2～0.35：0.75。且在0.1～0.5MPa之间控制注浆压力，其化学浆技术要求如表2所示。

五、软土地基上路桥过渡段差异沉降处治技术要点

1.放样

在施工前，需做好放样工作，确定灌浆孔位，标记好每一个孔位。当土体具有较大空隙时，则在地下浆液的扩散半径也会随之增加，经施工计算可知，本工程可在1.5～2.5m之间控制浆液扩散半径范围，为此，应综合考虑施工现场的软弱土质情况，做好各施工设备的调整，保证注浆压力满足施工要求。并在2～4m之间控制灌浆孔距和排距。在注浆孔布设时，需严格按照具体车道宽度，先对注浆孔的数量、间距等参数进行适当调整，保证所需施工处治段施工效果。此外，还需在施工前，做好地下管线排查工作，避免因施工损坏地下管线。

2.造孔

严格遵循施工要求进行孔位、孔数的确定，一般需在20cm以内控制孔位偏差，此外，在1.5%以内控制垂直度偏差。根据施工现场具体情况，可采用专用钻机在路基填土层进行造孔，并做垂直度控制。待钻杆装设好了以后，保证钻头与孔位对准，开启钻机向预定深度进行钻进，待达到设计要求后即可停机。

3.安装注浆器及灌浆管

待完成上迷施工之后，为防止出现塌孔现象，需及时将混合注浆器与灌浆管安装到位，相比3mm无缝钢管，可在其上控制灌浆管管壁厚度，从而保证其完整性。按照振动加压的方法向设计高度放入混合注浆器与灌浆管，但应与设计桩底保持一定距离，可控制在0.5～1.5m之间，保证土体能够全面充分裹附住注浆管。

4.清孔

待上述设备安装到位以后，可通过清水对注浆管进行清洗，保证灌浆孔通畅。为确保注浆管和注浆泵之间连接正常，必须做好各接口安装检查工作，防止出现安装不当问题。

5.制浆

根据设计要求，以0.75为水泥浆液的水灰比，通过高速剪切专用制浆设备进行施工，要求严格按照配合比设计进行材料均匀搅拌，待水泥浆搅拌好以后，必须在净水泥浆初凝前使用完，避免出现材料离析情况。此外，需根据地质软土的各项特性，结合设计要求，合理确定DGR化学浆，以3：1的比例配置水泥和DGR化学浆。且综合考虑施工地点的软土情况、施工温度等因素，在具体施工中做好调整，确保处治效果良好。

6.灌浆

按照工程实际情况，本工程可在0.1～1.OMPa之间控制水泥浆液和化学浆液的压力，并做好DGR浆液配合比的调整，随后在1.5～2.5m控制浆液扩散半径。根据软土地基的深浅情况、差异沉降问题等进行各个灌浆阶段的准确确定。要求按12～15根桩组成群桩的方式进行交叉灌浆，具体如图1所示。

第一，初灌。在柱底与地面相距5～6m时，可开始初灌，灌注时间为3～5min，灌注量为0.4～0.6t/m，待完成交叉灌注后，即可进入下一阶段复灌。

第二，复灌一。施工中，要控制好注入量，保证灌注量控制在0.5～0.6t/m，待距路面3～5m时，即可停止注浆，在整个施工过程中，要实时对路面抬升现象进行监控，保证交叉灌注充分，且能够连成一个整体，保证初始抬升量充足，并能够对桩基产生反压作用，从而加固软土地基，提升地基承载力。

第三，复灌二。在相距地面2～4m时，同样要做好灌浆量控制，可在0.2～0.4t/m之间加以控制。且做好路面抬升现象监测，保证过渡段病害消除，降低沉降。

六、结束语

综上所述，伴随社会经济的快速发展，人们对公路工程的施工质量提出了越来越高的要求，在路桥过渡段位置若出现较为严重的差异沉降，则会引发严重后果。为此，必须做好过渡段差异沉降处治工作，提高施工质量。

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