厚淤层软基处理的施工技术研究*

上海建工七建集团有限公司 上海 200050

1 工程概况

1.1 路基概况

昆山中环S-Ⅳ标全线采用低填路基。路基边坡坡率采用1∶1.5。根据一级公路的承载力要求，对路堤高度为0～2 m的路基地基承载力要求大于130 kPa。

1.2 地质勘查

据设计在拟改造道路附近所做工程及有关区域地质资料，地基土构成除填土外，其余均为第四系滨海、河口海湾、河泛、河床相沉积物。主要由一般黏性土、淤泥质土及粉（砂）性土组成。

1.3 水文资料

控制线路区浅部为第四系土层覆盖。浅层地下水类型主要为松散岩类孔隙潜水，主要赋存于填筑土、粉质黏土中，水位变化主要受大气降水及河水的侧向补给影响。勘察期间实测地下水位埋深1.1～4.6 m。项目所在地区地势低洼，水系发育，地下水埋藏浅（不利季节约0.5 m）。

2 对于厚淤层软基处理的通常手段

对于厚淤层软基的处理手段以清除淤泥为根本目的，主要分为有以下几种方式。

2.1 清淤置换填土

清淤置换填土就是将基底以下的所有淤泥全部清除干净，将好土填入原淤泥处。回填方式通常采用机械的方法分层压实，使之达到相关要求的密实度。清淤置换填土后与原土相比，具有承载力高、刚度大、变形小等优点。

2.2 抛石挤淤法

抛石挤淤就是通过将石块、片石抛入淤泥中，利用块石、片石的自重大于淤泥的原理，挤出淤泥并自成相对稳定的板块层，从而到达提高地基承载力、减小沉降量，从而提升基底的稳定性。

2.3 排水固结法

排水固结法主要由排水系统和加压系统2 部分组合而成。通过排水系统排出淤泥内水体，从而固结土体，提高基底的稳定性。

3 昆山中环对厚淤层软基的处理[1,2]

昆山中环根据施工的实际情况，因地制宜采取了以下3 种地基处理方案。

3.1 预应力薄壁管桩固结嵌托

为了满足沿河挡墙路段挡墙较高的承载力要求并满足路基稳定性要求，采用预应力薄壁管桩（PTC）管桩复合地基处理方案（图1）。处理段沿路线纵向设3 排PTC管桩，桩帽施工结束后填筑厚0.5 m碎石垫层消除集中应力。

施工工艺为：测量定位放样→桩机就位→桩位复核→吊桩喂桩就位→测量校核垂直度→沉桩→吊桩喂桩对接→校核垂直度→电焊接桩（监理验收）→沉桩→送桩→桩机移位。

预应力混凝土薄壁管桩施工注意点：

1）吊运：起吊时应轻吊轻放，保持桩身平衡，运输途中车速不宜太快，防止碰撞。采用单点吊法，吊点位置在0.29L（L为桩长）处。桩帽与桩身应有5～10 cm空隙，桩帽与桩顶之间应接触平整。机锤、桩帽、送桩器、桩身应保持在同一轴线上。

2）桩位复核：将其误差控制在±10 mm内。

3）垂直度控制：桩架要保持平衡，倾斜度不大于0.5%，做到就位准确、插桩垂直、三点一线（桩位、桩帽、桩尖），不得偏移，并用2 台经纬仪从2 个侧面控制桩的垂直度。垂直度允许偏差0.5%L（L为桩长），同时在沉桩过程中应跟踪校正桩的垂直度。

4）电焊接桩要求：接桩时，上下2 节桩顶面要平，中心对准，偏差不大于5 mm，同时用经纬仪校核垂直度，确认符合要求后方可施焊。接桩一般在距地面0.5～1 m的位置进行，上下节桩的中心线偏差不大于3 mm。桩接头焊接完后，须经监理隐蔽验收，且焊缝应在自然条件下冷却8 min以上方可继续沉桩。

5）送桩标高控制要求：送桩时，送桩器的中心线与桩身吻合一致，送桩到设计标高。管桩的桩顶标高控制在-5～0 cm之间，送桩过程中应密切注意沉桩压力变化（严禁中途停止），用水准仪观察至送桩完毕，并及时观察压力读数作好记录。

3.2 湿喷桩固结土体

湿喷桩是深层搅拌法的一种，利用水泥和软土产生的一系列物理化学反应，使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的优质复合地基（图2）。

昆山中环S-Ⅳ标段范围内在老河道及桥头的处理均采用湿喷桩，桩位布置：按梅花形排列，布桩范围为路基范围及至路基坡角线外1 m。桩径0.5 m，水泥浆液水灰比0.45～0.5，实际应用参数应通过室内实验室和成桩试验确定。桥头加固区桩长6 m，间距1.3 m；老河道处理区桩长6 m，间距1.2 m；每延米喷粉量55 kg。

施工工艺流程为：

调平→钻孔对位→启动自动记录仪→送风→监理验收→设计加固深度→喷浆、搅拌提升→成桩→停止喷浆→停灰面→关闭自动记录仪→复搅设计桩→移位

机械安装、调试，待转速空压正常后，再开始就位。

桩机用起重机或塔架将搅拌机吊至设计指定位置进行定位。预搅下沉时，一般情况下不允许冲水下沉。

水泥搅拌桩采用“两喷四搅”法施工。

在施工过程中，控制钻进速度≤1.0 m/min；钻进喷浆速度≤0.4 m/min；喷浆时平均提升速度≤0.4 m/min，复搅时平均提升速度≤0.8 m/min；搅拌速度30～50 r/min；喷浆时泵内泵送能力30～50 L/min。

水泥浆液的配置应严格控制水灰比，一般控制在0.45～0.5。配置好的水泥浆液必须采用砂浆搅拌机搅拌，每次搅拌时间不得少于3 min。

水泥搅拌桩实际使用的喷入量通过室内配合比试验确定，根据土样天然含水率、空隙比的不同，做不同配合比的试验，确定最佳喷入量。

室内抗压强度试验采用控制应力试验方法，逐级加压并保持水平，量测垂直变形，待变形稳定后再加一级荷载，直至破坏。

稳定标准为：试件垂直变形速度小于0.5 mm/min。

破坏标准为：应力不变，变形不断发展，试件裂纹产生，应力下降。每组试件不得少于3 个。

图1 PTC桩施工

图2 湿喷桩施工

3.3 人造硬壳层地基处理法

人造硬壳层地基处理方法就是在厚淤层上采用软土地基处理法，即用一定厚度的片石制造一个人造硬壳层，从而改善软土受力特性。

在昆山中环暗塘及硬壳层浅薄路段，按照低填路基设计反开挖至设计标高，清除浮淤（图3）换填厚1 m的人造硬壳层，即1 cm片石，以满足机械可以上去行走的要求。

图3 清除浮淤

填料用片石渣填筑，强度不小于20 MPa，含泥量不能过高，最小粒径不能小于100 mm。

填前对已清淤的基坑进行暴晒，填筑采取横断面全宽、纵向分层填筑方式。当原地面高低不平时，先从最低处分层填筑。

为节省平整时间，用人工配合大型推土机将填料进行平整。填筑时，根据运输车的运输量，按方格法划好方格控制填筑厚度。

填料采用2 台振动压路机进行碾压，压实时应先两侧后中间，压实路线应纵向相互平行，反复碾压。第1遍采用150 kN压路机静压，然后先慢后快，由弱振到强振，行驶速度宜先慢后快，最快行驶速度控制在4 km/h。横向接头压轮重叠1/3轮宽，做到压实均匀，没有漏压、死角，最后采用200 kN压路机低振高频收面，确保碾压密实。

回填压实度由碾压遍数进行控制，压实标准以现场沉降差观测2 次碾压无明显标高差异为判断标准，按振动压路机碾压2～6 遍进行初步控制；填筑压实度等各项指标自检合格后报监理工程师抽检，合格后再填筑上一层。每填筑一层都进行测量定线，绝不准盲目施工。

4 结语

通过一年多的施工比较和后期的检测，所采用已稳为主的厚淤层处理措施可以保证施工质量。因为不需要将淤泥全部清除干净，这样可以大大压缩施工工期，同时由于采用了加固手段，大大改善了基底的承载能力。

通过厚淤泥层的技术处理，不仅使得工程保质保量地得以顺利进行，还达到了经济、环保的施工效果。