沿海地區市政道路軟土地基處理方法研究

林輝，劉陽，劉成帥

（中交二公局上海遠通路橋工程有限公司，上海 201315）

1 引言

沿海地區在市政道路建設過程中經常會遇到軟土地基，此類地基若不及時采取加固處理，將難以保證地基的穩定性與可靠性，從而影響道路建設質量。所以，對沿海地區市政道路軟土地基處理方法進行深入探究有重要意義。工程技術人員要結合軟土地基的特征，分析軟土地基加固處理的重要性，并根據工程實際情況選擇合適的軟土地基處理方法，在地基處理施工中加強質量控制，把握施工要點，從而有效提升軟土地基的強度。

2 沿海地區市政道路軟土地基的特征

軟土主要是指以灰色外觀為主，顆粒較小，含水量大于液限，而且空隙率大于1.0，天然抗剪強度在35 kPa 及以下的細粒土。常見的軟土形式有泥炭土、淤泥質粉土、淤泥質黏土等，是在流速較緩或者靜態的水環境中逐漸沉淀并長時間經歷生物化學作用而形成的。沿海地區市政道路的軟土地基主要有以下特征：（1）具有較大的孔隙比和較高的含水量，軟土主要成分是粉土與黏土，結構為絮狀，同時含水量通常超過35%；（2）具有壓縮性，在軟土地基受到一定程度的擠壓后，可產生較大的變形；（3）具有流變性，在受到剪力作用時，軟土會出現沉降變形；（4）透水性差，對于軟土來說，其垂直滲透系數大多在1×10-6～1×10-8cm/s，所以，軟土地基需要經歷較長的固結時間[1]。

3 沿海地區市政道路軟土地基處理的重要性

一方面，在城市化進程不斷推進過程中，我國土地資源日漸緊缺，需求量不斷加大，沿海地區因為嚴重缺乏土地資源，在城市建設與發展過程中開始使用疏浚出來的淤泥及泥沙造地，用以緩解沿海城市土地資源欠缺的現狀。而在這種情況下建設市政道路，容易出現不均勻沉降，所以，必須對軟弱地基采取有效的處理措施。另一方面，沿海地區在建設市政道路過程中，軟弱地基處理效果和整體工程建設質量及安全都密切相關，采取有效的軟土地基處理措施，是確保市政道路工程建設質量達標的重要舉措，相關施工方要高度關注采取有效方法處理軟弱地基，在保證軟弱地基處理效果的基礎上提升整體道路施工質量[2]。

4 沿海地區市政道路軟土地基處理方法

4.1 工程概況

三亞安游路改造工程起止樁號為K0+000～K8+839。其中K1+160～K2+923 段無深挖方，填方高度為0.206～4.16 m。淺層土主要為：①層雜填土、②層礫砂、②1 層中砂，其中，①層雜填土及②1 層中砂工程性能較差，②層礫砂工程性能一般。K0+040～K0+800 段回填物以建筑垃圾、生活垃圾為主，含較多的大塊石、廢棄的混凝土塊等硬雜質，硬雜質含量約為25%，粒徑＞10 cm，回填厚度大、成分復雜。K1+160～K1+220、K1+420～K1+560、K1+800～K1+900 段清表后揭露為②1 層中砂，層中夾有淤泥，工程性能差，且下伏③層淤泥質粉質黏土。線路K0+040～K5+880 段、強軍隧道段交叉口至強軍隧道洞口處場地穩定性為穩定差場地。K2+820～K2+880 段的礫砂較薄，厚度約1.70 m。建議采用水泥土攪拌樁或CFG 樁對②1 層中砂與其下伏③層淤泥質粉質黏土進行加固處理。K1+220～K1+420、K1+560～K1+800、K2+880～K2+920 段清表后揭露為②層礫砂，工程性能一般，可作為路基持力層，但其下伏③層淤泥質粉質黏土，需驗算軟弱下臥層，若驗算結果不滿足，建議采用水泥土攪拌樁或CFG 樁對其下伏③層淤泥質粉質黏土進行加固處理。應注意，K1+880 及K2+800 處附近屬于路橋過渡段，淺層土為①層雜填土、②層礫砂、②1 層中砂，其均下伏③層淤泥質粉質黏土，工程地質條件較差。應采用攪拌樁或CFG 樁對地基土進行加固處理，嚴格控制路橋過渡段的差異沉降。

4.2 水泥土攪拌樁處理方法

4.2.1 施工步驟

水泥土攪拌樁是指以水泥為固化劑，利用深層攪拌機強制性攪拌軟土和固化劑，使軟土和固化劑發生物理化學反應，從而硬化軟土層，生成具有較高穩定性、強度以及整體性的優質基礎結構，為市政道路工程施工奠定基礎。

在該工程軟土地基處理中運用了水泥土攪拌樁處理技術，主要施工步驟如下。

1）配制水泥漿。在該工程軟土地基處理中運用水泥土攪拌樁施工技術，選擇42.5 級普通硅酸水泥，嚴格控制好混凝土、骨料以及水的比例，施工期間所有施工流程以及施工操作都要充分遵守混凝土施工規程。在漿液攪拌期間，每次攪拌時間要≥3 min，并保證攪拌均勻。

2）攪拌樁鉆機就位。該工程施工中需要在漿液配置的同時確保攪拌樁鉆機到位，促使后續各項工作能夠順利開展，并通過水平尺將機座調平，使導向架和地面保持垂直關系，注意垂直偏差≤1%，并要求對位偏差≤5 cm，攪拌樁之間要相互搭接約20 cm。

3）預攪拌漿下沉。在攪拌漿下沉期間，與設計樁頂標高有大概50 cm 的距離時發出信號，及時通知后臺進行噴漿鉆進作業，一直達到設計樁底標高。

4）噴漿提升。預攪拌漿逐漸下沉到設計深度后，原地攪拌，等到漿液送出約30 s 后提升鉆頭。另外，于設計樁頂標高上方約50 cm 處設置停漿面，確保攪拌樁施工中樁頂質量可靠[3]。

4.2.2 施工質量標準

該工程在運用水泥攪拌樁施工期間，要把握好以下施工質量標準。

1）樁位標準。在樁機移架就位之后，需按照總承包方所設控制點測設樁位，通過竹簽做好標記，保證測量誤差＜1 cm，并使攪拌頭和竹簽對準，控制誤差＜1 cm，保證累計誤差＜2 cm。另外，樁區部位要定量設置控制檢查樁，還要在打樁之前對竹簽位置進行嚴格核實，如果發生改變，需及時更正。

2）垂直度標準。施工中要根據樁身垂直度設計標準與樁架上方進行水平尺的設置，可選焊接方式，也可用綁扎方式，并設置線砣（2 m 高），保證垂直線球始終處于刻度區間之內。所有樁在打樁之前都要嚴格檢查，每鉆進并提升一次都要檢查一次，保證打樁期間一直不超過垂直度要求標準。所有樁都必須鉆進，各進行2 次上下提升。

4.2.3 質量控制要點

該工程在采用水泥土攪拌樁處理軟土地基期間，還要把握以下質量控制要點。

1）控制好攪拌樁強度。為有效控制質量，需要及時抽查并送檢施工材料，保證所用施工材料均合格，若經檢查施工材料不滿足技術要求，嚴禁應用在施工中。施工期間還要對水泥灰和水配合比進行動態檢查，確保達到標準要求。

2）樁長。施工中要科學計算施工樁長，并要在成樁之前對鉆桿長度進行詳細測量，在樁架上標記好，確保深度誤差＜5 cm，合理確定噴漿位置。

3）送漿。為有效控制送漿質量，可將擠壓表安設于灰漿擠壓泵上，也可安設自動記錄儀，以防出現送漿壓力過低或者樁身斷漿等情況[4]。送漿期間需專門安排工作人員動態觀察和記錄，一旦發現問題及時進行補噴以及補攪。

4.3 CFG樁處理方法

4.3.1 CFG 樁的地基加固機理

此工程路橋過渡段的軟土地基主要通過CFG 樁進行加固處理。首先，CFG 樁可發揮置換作用，在水泥水化過程中與粉煤灰發生反應，逐步形成穩定性良好的化合物結晶，由此對礫石間縫隙進行填補，使集料緊密黏結起來，可有效提升樁基抗剪強度與形變模量，使CFG 樁充分發揮加固作用，還可承載上方荷載。其次，CFG 樁可以發揮約束作用，通過CFG 樁復合地基，可對土體的側向形變予以限制，使復合地基具備更強的抵抗垂直形變能力。再次，CFG 樁還具有排水作用，因為CFG樁具有良好的滲透性，其滲透常數一般在10-3～10-1cm·s-1，比樁間土壤滲透常數更高，所以，成樁之初可使樁周沿途加速固結[5]。最后，CFG 樁具有擠密作用，該工程通過CFG 樁進行軟基處理，可在沉樁過程中擠密樁間土，使樁間土不斷提升強度。

4.3.2 CFG 樁施工流程

該項目施工中，CFG 樁的主要施工流程為：平整場地；放樣定位；埋設樁頭；鉆機就位；振動沉管；投料拔管；移機；砍樁頭；接擴頭樁；鋪設褥墊層。

4.3.3 CFG 樁施工技術要點

1）成孔要點

在CFG 樁成孔施工中，主要應用全站儀、鉆機等機械設備。施工中，為防止由于連續施打造成樁身被擠或者樁體混凝土出現縮徑等質量問題，需要在施工過程中選擇間斷跳打方式，避免連續施打。CFG 樁施工期間，處理范圍應涵蓋路橋軟土地基所有需要加固的軟土。CFG 樁成孔施工中，先使打樁機就位，并合理調整，然后設置鉆孔深度，一切準備就緒后試鉆，鉆至設計深度后空鉆排土，其間要合理控制鉆具，最后根據實際情況調整樁孔位置。

2）成樁要點

在CFG 樁成樁過程中，主要用到混凝土攪拌機、混凝土輸送泵等機械設備。成樁施工中，在以空鉆方式清理樁底的雜物時，需同步配料，在完成雜物清理工作后，及時根據有關規范展開樁體灌注操作。在CFG 樁成樁施工中，主要有以下幾個步驟：清理樁底雜物；按要求配料；灌注混合料；控制提鉆速度；基本完成灌注。

4.3.4 CFG 樁質控要點

1）CFG 樁施工之前，要求施工單位展開成樁工藝試驗，結合試驗確定施工參數以及相關施工工藝，為后續施工提供依據與參考。

2）結合設計樁距以及工程現場土層性質確定樁位施工順序，此工程軟弱地基處理中，需要以隔樁跳打形式打樁。而在滿堂布樁情況下，要從中間逐漸推向外圍，也可從一邊推向另一邊有序施工。

3）CFG 樁沉管期間，要專門安排工作人員加強觀察，動態記錄，注意每沉管1 m 都需對電流數據進行記錄，由此了解土層變化。

4）結合沉管記錄，當CFG 樁樁端即將到達持力層時，鉆機動力會顯著下降，此時需結合樁基抬架點位以及設計樁長做出合理調整，有效控制擺動。

5）CFG 樁拔管快慢會對樁體質量產生直接影響，如果拔管速度過快，容易造成縮徑斷樁或者使樁徑偏小，也可引發離析，降低設計強度。所以，拔管過程中要合理控制速度，在該工程中，拔管速度約保持在0.7 m/min。

6）CFG 成樁質量以及樁體強度會受到混合料質量影響，所以，施工中要嚴格控制混合料的和易性，具體是在CFG 樁施工期間先進行混合料配合比設計，然后制作試塊，展開試驗，對不同齡期混凝土強度進行檢測，保證樁體強度達到設計值。

7）合理控制樁頂標高，一般應超出設計標高約0.5 m，在樁體強度達到設計值后再開槽，開槽期間需注意防止破壞中間土或者樁體。

5 結語

綜上所述，軟土地基具有孔隙比大、含水量高、流變性強、透水性差等特征，為保證市政道路施工質量，在相關工程施工中必須采取有效的軟土地基處理方法。市政道路工程相關施工單位要結合工程實際情況，認識到軟土地基處理的重要性，并在綜合考慮多方因素情況下，合理選擇軟土地基處理方法，把握好技術要點，做好質量控制。