市政道路桥梁地基施工技术与质量控制

孙爱敏

（青州市恒建市政工程有限公司，山东 青州 262500）

0 引言

地基施工是市政道路桥梁建设过程中一个重要环节，其施工质量关系到市政道路桥梁的稳定性与安全性，因此严格把控市政道路桥梁地基施工质量具有重要意义。在市政道路桥梁建设中，常常遇到软土地基，甚至遇到冻土，这种情况下地基施工难度较高，非常考验施工人员的技术水平，需要根据实际情况选择合理的施工技术，并在施工过程中采用有效的手段控制施工质量，以此确保市政道路桥梁建设质量[1]。根据相关规定要求，市政道路桥梁地基施工完成后，地基的变形量不得超过地基高度的1%，如果没有达到该标准，则很有可能会造成市政道路桥梁质量问题。现有的施工技术工艺流程比较复杂，对施工机械设备以及施工人员具有一定的要求，实际施工成本比较高，施工速率比较慢，施工质量难以满足施工要求，经过一段时间后，地基受到各种因素的影响，出现不同程度的下沉变形，且下沉量较大。因此，本文介绍常规施工技术基础上的优化技术，包括施工各个阶段中严格的质量控制方法，并对优化技术在解决市政道路桥梁地基变形问题上的效果进行分析。

1 地基土质脆弱时市政道路桥梁地基施工优化方案

针对市政道路桥梁地基土质脆弱的情况，我们设计的方案是：采用人工与机械相结合的方法进行挖方，挖方后对地基基坑表层压实度进行检验，在基坑内安置碎石桩，对市政道路桥梁地基基坑进行支护施工，完成后使用全站仪检查碎石桩是否与地表垂直，由碎石、石砾、石渣配制基坑填料，对基坑进行回填，采用网格结构钢筋对回填区与挖方区交界处进行加筋处理，施工完成后对地基承载力进行核算。

1.1 桥梁地基挖方施工要点

挖方是市政道路桥梁地基施工的第一道工序，此次采用人工与机械结合法对地基进行挖方施工，其施工要点如下：

（1）挖方前对施工区域地表进行清理，将表面的腐殖土、植被、垃圾清理干净，为了方便后续施工，地基表面清理厚度不得小于20cm，同时也不能超出30cm。将清理后的地表区域划分成多个区段，每个施工区段的长度与宽度约为20m 和5m，分段施工可以保证施工效率，同时也方便控制施工质量。采用人工与机械相结合的方法进行挖方，由人员将每个区段的边缘和边坡按照施工图纸要求进行挖取，机械难以把控地基边缘的坡度，如果采用机械开挖，很容易使边坡上方的岩土松动而滑落到地基内部，因此对于地基边缘采取人工挖取的方式[2]。地基边缘处理完后选取型号为ISHFAH/6SF4 折臂式挖掘机对地基内部进行开挖，该挖掘机体积较小，机械臂可以自由伸缩，适合市政道路桥梁地基施工[3]。当挖深达到1.5m 时，再对下一个施工段进行开挖，当所有区段挖深都达到1.5m时，重复上述步骤对下一个1.5m进行开挖。采用分层开挖方式可以减小对地基周围岩体结构的影响，避免周围土体结构松垮。

（2）开挖过程中，要做好地基表层临时排水措施，由于随着地基挖方深度的增加，会接触到地下水，如果不能将渗透到地基中的水有效排除，会影响到基坑质量，因此在地基左右两侧设置临时排水沟，将排水沟的另一端与地基周围的河流连接，将基坑内的水引到周边河流中，减少对市政道路桥梁地基的影响。

（3）对挖取的基坑进行晾晒处置，晾晒时间为2～3 d，再使用不小于15t 的压路机对基坑表面进行压实。为了保证地基挖方质量，当完成挖方后对地基基坑表层压实度进行测量。《市政道路桥梁地基施工规范》JTG F80/1-2015 规定要求：市政道路桥梁地基基坑的压实度不应小于95%，如果测量到地基基坑压实度没有达到该要求，则需要使用压路机对其进行再次碾压，直到达到要求为止。

1.2 安置碎石桩的施工要点

为了提高地基的承载力，加强地基强度，在挖好的基坑内部内置碎石桩，碎石桩的作用是起到基坑支护作用，保证地基的稳定性，在施工前需要合理设计碎石桩各项参数，利用以下公式计算碎石桩的承载力：

式中：R——市政道路桥梁基坑碎石桩单桩竖向承载力标准值；

μ——地基基坑内碎石桩的无侧限抗压强度平均值；

F——基坑地表应力值；

q——地基基坑内碎石桩的平均摩擦力；

U——市政道路桥梁地基基坑长度；

l——市政道路桥梁地基基坑深度；

α——市政道路桥梁地基的承载力折减系数；

A——市政道路桥梁地基基坑面积；

e——市政道路桥梁地基的承载力标准值[4]。

根据碎石桩承载力确定碎石桩高度与截面面积，其计算公式为：

式中：H——碎石桩高度；

w——碎石桩置换率；

C——碎石桩截面面积；

m——碎石桩间距，通常情况下一级桥梁地基内碎石桩的排布间距为1.2m，二级桥梁地基内碎石桩的排布间距为1.8m，三、四级桥梁地基内碎石桩的排布间距为2.5m；

n——碎石桩强度发挥系数[5]。

利用上述公式确定基坑内安置的碎石桩参数。碎石桩的制作采用水泥+碎石+添加剂，级配碎石材料来源为地基挖取出的碎石废料，筛选出路径大于2.25cm的碎石，选取粉煤灰作为添加剂，将水泥、碎石、粉煤灰按照3：5：2 的比例加水调配成碎石砂浆，将其倒入到模具中，进行晾晒风干。

使用OJSD/A2F4 螺旋式钻孔机在基坑内进行钻孔，钻孔的深度不得小于0.5m，钻孔的直径要比碎石桩宽度大0.25m。将事先制作好的碎石桩使用振动器将其压入钻孔内，振动器速率要控制在0.5～1.5m 之间，振动速率过小会影响施工效率，振动速度过大会使钻孔打造破坏，因此要严格控制振动器振动速率[6]。使用施工废料将钻孔内的缝隙填满并压实，在施工过程中碎石桩要与基坑地表始终处于垂直状态，如果出现倾斜，会影响到碎石桩的支撑效果。因此在上述施工完成后，使用全站仪对碎石桩进行测量，检查碎石桩是否与地表垂直，如果发现碎石桩不与地表垂直，需要将其拔出，重复上述步骤，对其进行重新施工，直到安置的所有碎石桩都符合要求。

1.3 基坑回填质量控制

安置完碎石桩后，对市政道路桥梁地基基坑进行回填施工。回填材料由碎石、石砾、石渣组成，其中碎石粒径要在15.5～18.5mm范围内，碎石的含泥量不能超过15%，石砾选用天然石砾，粒径要在100～150mm范围内，含泥量不能超过5.5%，石渣的粒径不能小于150mm，同时也不能超过170mm，石渣粒径太大会提高桥梁地基缝隙率，因此要按照以上要求挑选基坑回填材料。地基回填的部分包括上路床、下路床、上路堤、下路堤，每个部分填料最小承载比与最大粒径都有具体要求，如表1所示。

表1 地基填料最小强度最大粒径要求

采用分层回填法对地基进行回填施工，每回填0.5m，采用压路机对回填料进行压实，最后一层回填高度要高于地基设计高度的0.25m。使用压路机在地基表面进行反复碾压3次，每碾压1次后使用水泵向地基表面进行喷水，喷水的目的是减小地基填料的缝隙。待地基晒干后进行二次碾压，使用ADINH 力学测量仪对地基的承载比进行测量，将测量结果与表1 中上路床承载比要求对比，如果没有达到表1 中要求，再在地基表面回填一层厚度0.2m 的填料进行压实，直到达到表1 中要求为止[7]。在回填过程中对于挖方区与回填区的交界处进行加筋处理，在该处埋设网格结构的钢筋网，由于挖方区与回填区的交界处比较脆弱，钢筋网的作用是对该区域进行加固，增加地基强度，提高地基的稳定性，钢筋网埋设层数为2～3 层，可以根据实际情况确定该区域钢筋网埋设数量。待所有施工完成后，对地基承载力进行核算，检验其是否达到规定标准，以此确保市政道路桥梁地基施工质量。

2 优化方案的效果论证

将以上优化方案用于某市政道路桥梁地基建设实践。该地基长度为2654m，宽度为24.5m，高度为8.46m；地基土质为软土，是一个典型的软土地基施工项目，地表下含有粉质黏土、淤泥质黏土、粉质砂土、含卵石黏土、含碎石黏土五层土层，其具体情况如表2所示。

表2 市政道路桥梁地基土层情况

该市政道路桥梁地基施工周期为126d，利用该优化方案对其地基进行施工，施工完成后将地基随机分成八个区域，对每个区域进行编号，并进行各级加荷沉降测算。沉降计算方法采用多层土实际密度计算，沉降修正系数选取1.2，沉降计算的分层厚度选取0.25m；每6个月加荷一级，加载开始时使用SFAY水平仪测量地基高度为0.000m；试验共加载三级，每加载完成后再使用SFAY水平仪测量地基高度，使用电子表格记录各个测区的沉降量。《市政道路桥梁地基施工质量检验评定标准》（JTG F80/1-2015）中规定，市政道路桥梁沉降变形最大值不得超过地基高度的1%。根据该施工项目地基情况，地基沉降变量不得超过0.846m，本文设计的优化方案根据实际测量得到数据，而常规施工技术通过Matlab 仿真软件进行模拟得到地基变形的相关数据。根据该标准对比分析两种技术应用后地基质量，如表3所示。

表3 两种技术应用下市政道路桥梁地基变形对比（单位：m）

从表3中数据可以看出，应用本文设计的优化方案，市政道路桥梁地基下沉变形最大值为0.013m，平均变形量为0.006m，符合《市政道路桥梁地基施工质量检验评定标准》（JTG F80/1-2015）规定要求；而应用常规施工技术市政道桥梁地基下沉变形量较大，最大值为0.986m，平均值为0.897m，远远高于本文设计的优化方案。结果证明，本文设计的优化方案具有良好的应用效果，可以有效控制市政道路桥梁地基施工质量，相比常规施工技术更适用于市政道路桥梁软土地基施工。

3 结束语

综上所述，市政道路桥梁地基土质脆弱时，为避免地基出现下沉变形，可采用人工与机械相结合的方法进行挖方，挖方后对地基基坑表层压实度进行检验，在基坑内安置碎石桩，对市政道路桥梁地基基坑进行支护施工，完成后使用全站仪检查碎石桩是否与地表垂直，由碎石、石砾、石渣配制基坑填料，对基坑进行回填，采用网格结构钢筋对回填区与挖方区交界处进行加筋处理，施工完成后对地基承载力进行核算。该技术方案实践效果明显，地基下沉变形量小于常规施工技术，可以有效保证市政道路桥梁路基施工质量，解决地基下沉变形问题，有助于提高市政道路桥梁地基稳定性和安全性。