軟土地基舊路改造橋頭引道365JT設(shè)計(jì)與365JT施工應(yīng)注意的幾個(gè)方面 
  
黃臘泉 
  
【內(nèi)容摘要】軟土地基舊路改造中，橋頭處理往往出現(xiàn)問題，建設(shè)過程中或建成后不久即出現(xiàn)橋頭過限沉降，導(dǎo)致橋頭跳車，嚴(yán)重的出現(xiàn)擋墻面板或基礎(chǔ)開裂、破損，影響到汽車通暢及安全，本文結(jié)合疏港公路和南疆港非礦泊位立交橋在處理類似問題的成敗得失，為從根本上解決橋頭跳車問題做了有益的探索，并指出了設(shè)計(jì)施工中應(yīng)注意的幾個(gè)關(guān)鍵方面。 
【關(guān)鍵詞】軟土地基  舊路改造  設(shè)計(jì)與施工 
  
 
隨著國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，越來越多的舊路已經(jīng)不適應(yīng)當(dāng)前的365JT交通的發(fā)展。因此，對原路進(jìn)行拓寬，增加立體交叉，使舊路面增寬，提高公路等級，滿足交通流量的需要，象這樣的工程會經(jīng)常遇見和發(fā)生，如何將再次投入的資金使之發(fā)揮效力，確保優(yōu)質(zhì)工程減少維修費(fèi)用，對我們施工、設(shè)計(jì)單位而言應(yīng)持慎重態(tài)度，千萬不能盲目行事，特別是軟基地區(qū)在原有道路上增設(shè)立交橋，其橋頭填土設(shè)計(jì)高度及設(shè)計(jì)荷載要引起高度重視，否則將造成不良后果，下面就這論題提提個(gè)人的看法： 
一、  要認(rèn)清楚天然地基承載能力 
津塘公路過去是一條九米寬的二級公路，由于七十年代末，八十年代初，天津港進(jìn)出口貨物量大，道路交通狀況差，經(jīng)常壓港，許多國外輪船公司十分不滿意，不斷引起海事糾紛，中國政府每年給予不少賠償，在這種情況下，八十年代初，對原津塘疏港路進(jìn)行改造，拓寬成雙向六車道，其中四個(gè)快車道、兩個(gè)慢車道為當(dāng)時(shí)國內(nèi)最高等級公路一級公路，于九四年年底建成通車，由于改造后的道路寬暢，通過能力大，對港口貨物疏散起了十分重要的作用，在流量高峰期40000輛/晝夜。由于港口吞吐量進(jìn)入九十年代末期后進(jìn)一步加大，原有的一級公路由于平交路口多，道路兩側(cè)的居民多，交通事故不斷增加，并經(jīng)常發(fā)生堵車現(xiàn)象，在這種情況下，為了進(jìn)一步提高疏港公路的運(yùn)行能力，天津市政府于九七年利用外商投資，對原有一級路進(jìn)行改造，全線四十多公里，增設(shè)四座立交橋和兩座跨線橋，并采用半封閉結(jié)構(gòu)，使行人、非機(jī)動(dòng)車、機(jī)動(dòng)車分開，該工程與九八年二月底開工，同年十月一日全部竣工通車，從整體施工質(zhì)量來看是不錯(cuò)，路面平整度、摩阻系數(shù)均達(dá)到目前高速公路的365JT技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。立交橋砼工程，外表光滑、線條流暢無可挑剔，但就四個(gè)跨線橋橋頭引道來講是不合格的，從而導(dǎo)致四十多公里的道路改造工程沒有達(dá)到優(yōu)良標(biāo)準(zhǔn)，使設(shè)計(jì)單位、施工單位、監(jiān)理單位、項(xiàng)目負(fù)責(zé)單位所負(fù)出的辛苦，起初所訂的目標(biāo)，施工過程的嚴(yán)格控制，創(chuàng)國優(yōu)工程的努力，所有這些都付之東流，我們在一起交流時(shí)，無不感到遺憾和痛心。 
通過對四座立交橋橋頭引道觀察，均發(fā)生了較大的橋頭沉降，通車后三個(gè)月實(shí)測最小的有近10cm，最大的將近28cm，到九九年七月觀察，有的橋頭每月仍有1cm沉降發(fā)生，說明橋頭填土路基地基還沒完全穩(wěn)定，再繼續(xù)沉降，由于橋頭沉降嚴(yán)重，導(dǎo)致?lián)鯄γ姘彘_裂，局部壓碎，給人以危險(xiǎn)之感，本著對工程高度負(fù)責(zé)的精神，施工單位請來了許多專家現(xiàn)場察看，業(yè)主也始終派人進(jìn)行觀察，監(jiān)理單位留人定期進(jìn)行觀測，并提出了處理意見，應(yīng)該說引起了各方面人士的廣泛觀注。 
四座互通立交橋由不同的四個(gè)單位承建，都不同程度地存在橋頭沉降問題，由于我單位承建了其中的一座，對此十分觀注，本人分別對四座橋進(jìn)行了認(rèn)真的察看和分析，現(xiàn)就其中我們承建的于莊子立交橋描述一下： 
于莊子立交橋順延老路方向上跨于莊子村口，該橋?yàn)?孔13m的中橋，橋面寬2×12.75m，雙向四車道，橋頭東西引道長分別為222.67m，引道縱坡3.0%，最大填筑高度4.9m，引道路基原設(shè)計(jì)采用素土，后改為石灰粉煤灰，引道路面結(jié)構(gòu)為20cm水穩(wěn)、14cm瀝青砼，引道兩側(cè)采用拉筋擋土墻、擋墻面板1.2×0.48m2 。 
地質(zhì)情況，原疏港路由瀝青路面、二灰碎石、素灰土結(jié)構(gòu)組成，路基部分為鋼渣墊層，墊層以下為8m～12m軟弱地基層，地基允許承載力較低，事故情況為： 
東引道南側(cè)，從原地面起二至四層墻板其中二、三層靠近橋臺處外鼓特別明顯，最大處估計(jì)在5cm左右，靠引道護(hù)欄兩處斷裂，離橋臺背10m以后，墻基穩(wěn)定，東引道北側(cè)，從原地面至第四層擋墻外鼓，其中二、三層最明顯，外移4cm左右，有七塊擋板有爛角，斷板現(xiàn)象，擋墻與東橋臺相接處裂口4cm左右，10m以后，不均勻沉降消失。 
西引道南側(cè)：從原地面起1～4層外鼓特別嚴(yán)重，最大處有8cm，橋臺1～3m處，有三塊板橫向拉裂，很集中，九九年二季度很擔(dān)心擋墻開裂，我們采取水泥砂漿加壓噴射，增強(qiáng)路基整體性進(jìn)行處理，目前看來沒有大的危險(xiǎn)，西引道北側(cè)，1～ 4層擋板外鼓，最大處3cm左右，擋墻與橋臺相接處，產(chǎn)生2cm寬的裂口，大約離橋臺10m后，擋墻基本穩(wěn)定，沒有明顯沉降。 
令人奇怪的是四座立交橋分別由多家設(shè)計(jì)單位承擔(dān)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)之前都有地質(zhì)勘測報(bào)告，雖然橋梁跨度不一樣、橋頭填筑高度也不同，但是出的問題都一樣，即橋頭產(chǎn)生不均勻沉降，難道在進(jìn)行地質(zhì)資料分析時(shí)只注意橋的樁長、樁徑計(jì)算，而沒有對地基填土臨界高度進(jìn)行驗(yàn)算？也許這些設(shè)計(jì)人員對天津軟土地基的特性還不完全了解的緣故所造成。 
據(jù)我個(gè)人分析，設(shè)計(jì)者有可能想當(dāng)然以為疏港路從日本人的初修建至今已有近六十年的歷史，即使最近一次的改造也過了十六年的時(shí)間，長期的重荷載，大流量的汽車行駛地基也該穩(wěn)定了，加上路基在長期行車作用下的形成的硬層，不會對深層次地基產(chǎn)生附加應(yīng)力，正是由于這種錯(cuò)誤的思想占了上風(fēng)，而產(chǎn)生麻痹行為，導(dǎo)致設(shè)計(jì)嚴(yán)重失誤。 
1、天然地基承載能力的確定 
任何軟弱地基都存在天然承載能力，象天津圍海造陸，從海里挖填上來的泥土，自然穩(wěn)定2至3年后，上面能走4t解放平板車，一旦交通量劇增，原地基表面硬層產(chǎn)生破壞，則汽車就會陷進(jìn)去。九四年上海市政出的論文集，有關(guān)于高速公路軟基填筑的文章明確指出，天然地基都存在原始承載力，既臨界應(yīng)力，在荷載沒有超過臨界力的時(shí)候，原地基沒有多大變化，但當(dāng)荷載一旦突破臨界力其地基承載力就會產(chǎn)生質(zhì)的變化，沉降突然加

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劇， 側(cè)向位移也加大，甚至引起滑動(dòng)。因此，我們在軟弱地基老路改造設(shè)計(jì)時(shí)，一定要測出硬層厚度、軟臥層的深度、天然承載力，只有天然承載力測定后，才能確定在不進(jìn)行地基處理時(shí)的最大填土高度，象天津港區(qū)原地基承載力也就是3~5t/m2，越往市內(nèi)方向走，其承載力逐漸提高，軟臥層厚度逐漸變薄。于莊子立交橋引道填筑高度在3m左右時(shí)，地基沒有明顯沉降，而問題出現(xiàn)3.0m以上的筑填區(qū)，這說明該區(qū)天然地基承載力在5~6t/m2 左右。 
從以上實(shí)例中，我們應(yīng)該如下結(jié)論：一、動(dòng)荷載對地基的影響是比較小，二、恒載即路基填筑高度則是影響路基的關(guān)鍵，盡管疏港公路通車近十六年，但活載對硬層對以下的軟臥層影響并沒有改善其承載力，汽車超20設(shè)計(jì)荷載僅相當(dāng)于98CM填土等代荷載，這就相當(dāng)于在路面鋪筑了一層98cm素土對原地面加載，作98cm厚素土的預(yù)壓作用。 
如果疏港公路僅是提高標(biāo)高，結(jié)構(gòu)層加厚30cm左右，估計(jì)整體路基不會產(chǎn)生任何附加沉降，這是因?yàn)樵坊呀?jīng)在荷載作用下經(jīng)過了十多年的沉降穩(wěn)定。 
由于疏港路改造設(shè)計(jì)為我們提供了一個(gè)活生生的例子。因此，在承建港區(qū)南疆立交橋設(shè)計(jì)與施工過程中，我們對橋頭采取了軟基處理措施，原地基礎(chǔ)曾進(jìn)行過真空預(yù)壓軟基處理，考慮在這種復(fù)雜的地質(zhì)條件下，真空預(yù)壓，恐怕達(dá)不到預(yù)期效果，為了穩(wěn)妥起見，我們將橋頭填筑高度控制在2.5m以下，即增加橋的長度，其次是在橋頭進(jìn)行深層攪拌地基處理，對原地基二次進(jìn)行加固，從施工過程來看，在做完水泥穩(wěn)定土后進(jìn)行觀察，沒有發(fā)生沉降跡象，從竣工后通車的三個(gè)多月來看，也沒有發(fā)生任何沉降。記得當(dāng)時(shí)，在設(shè)計(jì)交底時(shí)，業(yè)主特別強(qiáng)調(diào)了橋頭引道跳車問題，由于該橋下坡不遠(yuǎn)有一個(gè)90度的轉(zhuǎn)彎，同時(shí)都是集港大車，其噸位在40t以上，為了保證暢通及行車安全，一定要處理好橋頭跳車問題，從現(xiàn)在看起來本次橋頭處理雖然花費(fèi)了一些費(fèi)用，應(yīng)該說取得了良好的效果，為天津港務(wù)局在港區(qū)內(nèi)修建類似橋梁提供許多成功的經(jīng)驗(yàn)，得到了港務(wù)局上下有關(guān)專家的一致好評。 
二、軟土地基構(gòu)造物設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)重點(diǎn)注意的幾個(gè)問題 
1、地質(zhì)水文情況了解分析 
舊路改造設(shè)計(jì)，其費(fèi)用在相當(dāng)于在新線取費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)上加10%的一個(gè)難度系數(shù)，說明舊線改造設(shè)計(jì)比新線更復(fù)雜，因此，就舊路而言，千萬不能套用十幾年前，甚至幾十年前的地質(zhì)資料，這是因?yàn)榻?jīng)過一段時(shí)間后，在外力的作用和外部自然條件的綜合作用下，原地層條件也悄悄發(fā)生變化，此時(shí)再套用過去的資料就可能出問題，由于疏港公路改造設(shè)計(jì)時(shí)間十分緊張，僅僅兩個(gè)月時(shí)間，估計(jì)設(shè)計(jì)單位大部分套用過去疏港公路地質(zhì)資料。 
特別是橋頭引道設(shè)計(jì)時(shí)，一定要了解軟層的厚度，天然含水量、空隙率，及天然地基承載力，并結(jié)合新的技術(shù)規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)這樣才能得到滿意的設(shè)計(jì)效果。 
2、橋頭引道加固措施 
根據(jù)近幾年河北、江蘇、上海等地的高速公路橋頭軟基處理的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，為使地基快速穩(wěn)定，一般設(shè)計(jì)粉噴樁或采用深層攪拌樁，特別是唐津高速公路天津段與河北段比較，唐山段于九七年通車，橋頭設(shè)計(jì)采用12%的水泥粉噴樁，樁間距為1.3m一2m不等，樁深8一10m，從通車三年來看，觀察橋頭引道處理設(shè)計(jì)是比較成功的，沒有發(fā)生異常情況，而相對應(yīng)的天津段，由于橋頭沒有進(jìn)行處理，只是簡單的進(jìn)行了預(yù)壓，效果不好，通車不到半年有的橋頭沉降在20cm以上。 
3、橋頭路基全采用輕質(zhì)材料 
路基材料選用輕質(zhì)材料，如粉煤灰或石灰材料，其重量只相當(dāng)于土方填筑同樣高度重量的2/3能有效的減少地基承受的荷載。 
4、降低橋頭填方高度 
如果橋頭引道來不及進(jìn)行軟基處理，那么可以適當(dāng)延長橋的長度，通過橋面縱坡調(diào)整橋頭高度，使橋頭引道填料所產(chǎn)生的恒載小于原地基天然承載力，從而有效控制荷載對地基所產(chǎn)生的影響。 
三、施工中要注意的幾個(gè)問題 
1、工序安排要周密 
在施工組織實(shí)施中，優(yōu)先考慮橋臺施工，便于引道及早筑填，原因有二，一是路基填筑后對原地基有預(yù)壓效果，經(jīng)過一個(gè)周期，有助于引道的基礎(chǔ)穩(wěn)定。二是通過觀察一旦發(fā)現(xiàn)問題有時(shí)間采取其它補(bǔ)救措施，而不耽誤工期。 
2、要對沉降進(jìn)行觀測，認(rèn)真分析 
路基填筑過程中，應(yīng)設(shè)沉降標(biāo)識，每天有人觀測數(shù)量，并將數(shù)據(jù)記錄下來，通過一段時(shí)間，進(jìn)行認(rèn)真分析，然后對該地質(zhì)資料進(jìn)行驗(yàn)算和推斷，為業(yè)主設(shè)計(jì)代表監(jiān)理工程師提供科學(xué)數(shù)據(jù)，進(jìn)一步完善設(shè)計(jì)與施工。 
3、確保路基填筑密度 
橋臺與引道交接處，由于構(gòu)造物不下沉或沉降量特別小，而路基一直沉降，就構(gòu)成沉降差，產(chǎn)生錯(cuò)臺，因此，在路基回填時(shí)一定要認(rèn)真操作，分層壓實(shí)，對于高橋頭填筑應(yīng)相應(yīng)提高路基壓實(shí)度標(biāo)準(zhǔn)，如果不這樣，既使地基不沉降而路基因不密實(shí)自身壓縮變形產(chǎn)生沉降會引起橋臺交接處不均勻沉降差，對整體工程質(zhì)量帶來不利影響。 
橋臺引道的問題一直是公路界同仁普遍觀注的問題，縱觀全國所有高速公路在橋臺處沒有問題的僅僅有幾條高速，為數(shù)眾多的高等級路都不同程度的存在問題，不僅表現(xiàn)在軟弱地基路段有，而且許多好的地質(zhì)條件路段也出現(xiàn)了這種情況。為此我們應(yīng)引起高度重視，無論設(shè)計(jì)施工到現(xiàn)場管理，對待這道工序均要給予密切觀注，不能熟視無睹，有些情況只要我們高度重視，積極采取有效措施，認(rèn)真負(fù)責(zé)，我想完全可以為社會為人民交出滿意的工程。 

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