浅析路堤横向引孔轻质换填技术

摘要：目前我国许多公路、铁路等基础工程修建于沿海诸省、长江三角洲、珠江三角洲等地区，这些地区的地基土通常具有含水量高、压缩性大、渗透性差、灵敏度高、强度低和厚度不均匀等特点。工后沉降过大是软土地区已通车路基工程中的常见病害，其引起的突出问题之一为桥头跳车，它将严重影响通行车辆的行车速度、行车安全和行车舒适度，且将伴随公路的使用过程长期存在。

一、引言

目前处治桥头跳车的措施可分为路堤建设期措施和交通运营期措施，其中路堤建设期措施主要有地基处理、铺设多层土工材料加固路堤、使用膨胀性填筑材料及轻质土材料和设置过渡段柔性搭板等；交通运营期措施主要有路面加铺沥青混凝土、路面开挖浇筑深层混凝土搭板、桥头台背钻孔灌水泥浆和部分路基路面开挖置换轻质路堤材料等处理方法，以上方法除桥头台背钻孔灌水泥浆外均需要采取封闭道路等临时管制措施，这将严重影响已通车道路运营，而桥头台背钻孔灌水泥浆法的处理深度有限、灌浆质量难以保证。

路堤横向引孔轻质材料换填技术，与目前相同条件下的其他处理方法相比，具有不影响施工路面的正常交通运营、轻质换填针对性和灵活性强、处理工后沉降小等特点；就经济角度而言，从目前的试验工程对比分析来看，其综合加固费用要高于开挖换填和路面加铺的费用，但作为其主要费用的路基引孔费与路基填筑宕渣级配和压实度有很大关系，因此其经济对比需结合具体处治段落进行分析。

二、经济技术比较及建议适用范围

目前用于已通车桥头跳车的处治方法很多，主要有路面加铺沥青混凝土、路面开挖浇筑深层混凝土搭板、部分路基路面开挖置换轻质路堤材料。其中，采用路面加铺沥青混凝土处理，短期解决桥头跳车问题，但反复铺筑会增加桥头路堤荷载，但会致使其总工后沉降的增大，某些情况下不能从根本上解决桥头跳车问题，需要反复进行加铺，导致高额养护费用；路面开挖浇筑深层混凝土搭板，可在一定程度上减缓路面纵坡变化率的变化，减轻因路基与桥台的差异沉降引起的桥头跳车。但该法也不能彻底解决差异沉降问题，也就不消除桥头再次跳车的可能性。

路面加铺沥青混凝土和路面开挖浇筑深层混凝土搭板是现有处治桥头桥车的临时方法，其虽能短时内解决因桥台与路基造成的差异沉降，但不能一劳永逸的解决桥头跳车问题，同时其处治方法均需封闭道路，带来较大的交通运营影响及不利的社会影响。而路堤横向引孔轻质换填技术可实现路基减荷，形成轻质路基，根本上解决软基沉降问题。同时，由于横向引孔技术可保证在施工时路面交通的正常运行，实现桥头跳车问题的交通及社会“零影响”处理。

部分路基路面开挖置换轻质路堤材料是在轻质材料发展基础上的一种消除桥头跳车的方法，其可以减轻路基荷载，减少及消除软基的沉降，可以从根本上解决桥头跳车的问题，但该法应在具备部分路面封闭条件下进行，才可保证交通运营的不中断。对于不具备该条件的路段，比如匝道桥头路段等就很难实施该法。路堤横向引孔轻质换填技术可以很好解决这一问题；在横向引孔同时引用引孔机械对路基的挤密振实，进一步减少路基工后压缩量；比较传统开挖置换轻质路堤材料，该法可增强路基的整体性，避免因路基水土流失导致的路基压缩。

路堤横向引孔轻质换填方案的工程造价主要部分为路基横向引孔费用，引孔费用与引孔机械直径和路基宕渣有直接关系。因路堤宕渣压实度及级配情况不明确情况下，为确保施工时路堤的安全稳定，建议采用了保守的引孔直径，故本技术造价较高。

综上所述，路堤横向引孔轻质材料（FCB）换填适用于已通车的桥头路堤沉降速率较大的路段，或因桥头跳车造车路堤段加铺沥青层的路段后沉降速率仍然偏大的路段。此技术尤其是适用于施工期间不具备封闭道路（如匝道）、其路基宕渣密实度高的中高路基路段。

三、施工工艺流程及操作要点

（1）对路基边坡开挖及横向引孔整体施工应从上至下进行，边坡成阶梯状开挖，挖出宕渣可填制阶梯施工平台，便于施工机械的运行。

（2）横向引孔的引孔顺序应按照遵循先下后上、间隔引孔、隔排引孔的原则，即根据施工图合理布控引孔顺利，减少因引孔造成对路基稳定性及路基压缩的影响。

对于沉降速率大的处理长度较长的路段（大于20米），为减少引孔及FCB回填强度生成时间内路堤沉降的影响，可采用分段留土柱法进行施工。

将需处理路段划分多段（每小段长度不小于7米），实行阶段留土柱法进行成孔换填：对A分段和B分段引孔回填时，B分段不做任何处理。待其回灌FCB强度到达中凝后，对B分段进行处理施工。此法可有效减少处理段落过长导致施工期处理中部路堤沉降过大。

（3）横向引孔在竖向平面应具有一定的倾斜角度（≥10°）保证轻质材料的灌注，打设同一横排孔洞过程中，角度应一致，以防引孔在路基中的串通，影响整体处理效果。

（4）在路基横向引孔时需注意引孔区域与引孔间隔边界的控制，引孔区域边界距离路面结构层应保证至少30cm，以免施工对水泥稳定碎石层的破坏；引孔施工间隔至少保证横向径向距离30 cm以上，保证引孔成孔安全。

（5）轻质填充材料应保证在引孔完成后及时回灌轻质材料，空孔时间不得大于12小时，回灌时应将注浆管插至成孔底部后退式注浆。

（6）雨中禁止引孔作业，雨后引孔间距及回灌时间需要适度调整，防止成孔坍塌及路基滑坡。

四、施工质量控制及施工控制检测

1.引孔质量验收

采用PVC塑料管或具有同等尺寸的测孔器插入成孔洞内，监测成孔深度、直径及有无塌孔，抽检成孔数量不小于成孔数的15%。

2.气泡混凝土质量验收

满足气泡混合轻质土剂量设备的精确度要求，如表2所示。对气泡混凝土湿密度的测试按每工作日测试2次为准，湿容重：不大于6KN/m3。配合比强度应满足：28天强度≥0.8Mpa；流动度在于180mm±20mm。单轴抗压强度测定方法同普通混凝土工程，测试试件尺寸10cm×10cm×10cm，试件取样频率为所有试件总数的20%。强度检测标准为28d强度不小于设计值。

表2 材料的计量精度

3.施工控制检测

路堤横向引孔轻质材料换填技术是在上部正常通车情况下进行施工，故此保证施工期路堤的安全稳定尤为重要，需对施工段落进行高密度高频率检测：

（1）在施工段落对应的路面上需加密布置观测点，测点间隔建议小于3米，以便做到对路面沉降稳定分析的全面及时掌握，同时通过对监测数据的分析，指导路基开挖及路基引孔的施工；

（2）路面测点设定在路面沥青层之上，距土路肩水平距离小于0.5米；

（3）横向引孔过程中，因引孔成孔至FCB灌注有一段的时间间隔加之FCB自身需要一定的时间进行凝固以使得其自身强度满足设计强度，此间由于上覆路堤及路面结构层和车辆载荷的影响，路基自身的压缩也是客观存在。可通过路基压缩量的变化值控制引孔间距及引孔速率，故在开挖平台靠近路面结构层处，埋设沉降管，距离竖直引孔平面距离小于1米。同时沉降管埋设位置应对应路面沉降测点。

（4）观测方法：采用平板测微器+水准仪对测点进行二等控制水准测量。

（5）观测频率：a、每天至少采集1次数据；b、竣工后测频：施工结束后一月内按3天一次对测点进行测量，之后两月按每周一次进行测量，3个月后按半月一次进行测量，半年后按一月一次进行测量。

（6）施工期沉降控制标准：路面沉降值沉降速率控制在连续3天不大于1.0mm/天；路基压缩值沉降速率控制在连续3天不大于0.5mm/天。若沉降数值大于限值，需对引孔布置及引孔顺序进行调整或停止引孔，待沉降数值小于限制后方可施工。

五、总结

部分路基路面开挖置换轻质路堤材料是在轻质材料发展基础上的一种消除桥头跳车的方法，其可以减轻路基荷载，减少及消除软基的沉降，可以从根本上解决桥头跳车的问题，但该法应在具备部分路面封闭条件下进行，才可保证交通运营的不中断。对于不具备该条件的路段，比如匝道桥头路段等就很难实施该法。路堤横向引孔轻质换填技术可以很好解决这一问题；在横向引孔同时引用引孔机械对路基的挤密振实，进一步减少路基工后压缩量；比较传统开挖置换轻质路堤材料，该法可增强路基的整体性，避免因路基水土流失导致的路基压缩。