深厚软弱地基处治施工实例分析

(福清交通建设发展有限责任公司，福州350004)

深厚软弱地基处治施工实例分析

■刘玲霞

(福清交通建设发展有限责任公司，福州350004)

本文在分析数种公路工程软土地基处治工法优缺点及适用工况的基础上，针对滨海海岸深厚软弱地基的处治，提出了超传统桩挤密砂桩加固地基方案，并通过试验检测数据和监控量测数据对处治和工后质量进行了分析和验证，证明处治方案合理，效果良好，确保了深厚软弱地基施工安全。

软基处治粉喷桩CF G桩深层搅拌桩超长砂桩监控量测

1 引言

公路路基工程修筑过程中经常会碰到软土地基段，其基底无法提供足够的承载力，必须经过软基处理方能确保路基结构的稳定性。经过多年的发展，已经总结出较多的工法，用以解决软土地基问题，主要是解决工后沉降、保持路基结构层稳定性。

2 软土地基处理的工法

按软基厚度来划分，主要包括浅层软基处理和深厚软弱地基处理，目前常用的软基处理工法有两类：一是复合地基处理方法，包括粉喷桩、挤密砂桩和深层搅拌桩、CFG桩等；二是排水固结处理方法，包括堆载预压和真空联合堆载预压等。

其中对于深厚软弱地基处治主要采用复合地基处理的方法。几种常用的工法分析总结适用情况如下：

(1)粉喷桩法

粉喷桩处理软基是利用粉喷桩成桩机械将粉体固化剂(水泥、石灰等)喷出后在地基深处就地与软土强制搅拌，利用固化剂和软土之间产生的一系列物理化学反应，在原地基中形成强度、刚度较大的桩体，桩与桩间土体形成复合地基共同承担外荷载。

(2)CFG桩法

CFG桩是水泥粉煤灰碎石桩，它是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌合形成的高粘结强度桩，与桩间土、褥垫层一起形成复合地基，有利于地基孔隙水排出及地基的固结，增强地基的抗液化能力；通过桩体置换，改善地基土结构，提高地基的强度、整体稳定性和承载力；通过CFG、桩间土及垫层组成整体共同起作用，当上部荷载小时，整体受力，当上部荷载大时，CFG桩承受大部分力，能均匀适用各种荷载作用，减小路基工后沉降。

(3)深层搅拌桩法

深层搅拌桩处理软基是利用水泥或石灰等其它材料作为固化剂的主剂，通过特别的深层搅拌机械，在地基深处将软土和固化剂强制搅拌，利用固化剂和软土之间所产生的一系列物理一化学反应，形成坚硬拌和柱体，与原土层一起起到复合地基的作用。

(4)挤密砂桩法

挤密砂桩处理软基是采用振动或冲击荷载在软弱地基中成孔，再将砂挤压入土中，形成大直径的密实柱体。挤密砂桩的主要作用是将地基挤实排水固结，从而提高地基的整体抗剪强度与承载力，减少地基的沉降量和不均匀沉降。

3 深厚软弱地基处理实例

福清滨海大通道江阴段K0+584～K3+177.099段，路线从海岸地貌穿越，地基上伏松散砂层均厚达7.69m，下伏为淤泥质土，粉质粘土和圆砾软石等地质构成，其中淤泥层厚在5.4～29m之间，其含水率高达40%(见图1)。

图1 工程地质剖面图

(1)方案比选

地勘资料显示，该软基地段主要的特点是：淤泥层深且厚，最厚达29m，淤泥含水量近40%。根据各工法的特点，依据《公路软土地基路堤设计与施工技术细则》(JTG/ TD31-02-2013)中相关规定进行了方案比选。

①工法1：粉喷桩法，有效加固长度一般只有10～15m左右，且淤泥层含水量超大基本处于饱水状态，淤泥与粉料无法有效均匀搅拌，成桩的强度和刚度无法得到保障。且规范规定桩长不宜大于12m。予以排除。

②工法2：CFG桩法，由于淤泥层过厚且含水量超大，成孔难且易塌孔，安全质量无法得到保障。且规范规定桩长不宜大于30m。予以排除。

③工法3：深层搅拌桩法，由于淤泥层过厚且含水量超大基本处于饱水状态，水泥或者石灰无法有效均匀搅拌，粘合度差，成桩的强度和刚度无法得到保障。且规范规定桩长不宜大于20m。予以排除。

④工法4：挤密砂桩法，能较好的在富水淤泥层成桩，对于饱和软土的处理主要起置换作用，并具有竖向排水通道的作用，达到对地基挤实排水固结的效果，并在其上回填0.3m的级配碎石垫层，双向土工格栅放置在级配碎石垫层中间。通过设置垫层及土工格栅来保证桩与土共同承担荷载，增强路基整体强度，减少不均匀沉降有效解决地基的沉降量和不均匀沉降。选用。

(2)处治方案

按照比选结果，选用挤密砂桩做为该段深厚软弱地基的处治方案。砂桩在平面上按梅花形布置，桩径为0.5m，桩距为1.5～1.6m，按照地勘资料，本着桩打穿软土层进入下卧层不得小于1.5m的原则，设置桩长26～35.25m不等，其中砂桩桩顶以下5m范围内桩身材料采用砂碎石，砂、石比例为6∶4，5m以下桩身材料采用优质中砂。

砂桩施工完成后，在其上回填0.3m的级配碎石垫层，双向土工格栅放置在级配碎石垫层中间。通过设置垫层及土工格栅来保证桩与土共同承担荷载，增强路基整体强度，减少不均匀沉降，并对软基处理进行欠载预压6个月，以使工后沉降差能满足行车的要求。

整体复合地基示意图如图2所示。

图2 软基处理示意图

(3)施工控制要点

超长砂桩的施工与普通挤密砂桩的施工设备和施工流程基本相同，难点在于超过20m以后的成桩质量控制。为达到超长砂桩的处理效果，施工质量要点控制如下：

①成桩：采用振动沉管法施工工艺，桩靴采用扩大头活瓣桩靴。桩管下沉速度严格控制在2～3m/min至设计高程，控制桩底高程偏差不大于10cm。桩管下沉过程中注意观察桩管偏斜情况，若发现桩管偏斜时及时扶正桩管。桩机就位对中完成后，对照砂桩设计长度，做好原始记录。然后提升桩管离地面50cm，将桩管平底活瓣闭合，加压、振动桩管，使桩管下沉到要求深度后上拔0.5～1.0m，清除桩尖真空吸力，并张开活瓣。

②桩管灌砂：沉管顶应高出地面1m，并在管内灌满水后再灌满砂。根据沉管的刻度，当桩管沉至设计标高后，按1.3倍设计砂量灌入，若桩管一次性装不下全部灌砂量，在振动挤密过程中补足。填料分批加入，一般每次填料0.5～1.0m3,保证试桩标定的装料量。向管内填砂的同时，向管内通水，利于砂排出桩管外。

③拔管、振动挤密:待桩管内灌砂后，首次拔管应将桩管提升1～2m，振动挤压20s～30s。挤密时每次提升桩管1.5m/min以内，将落入桩孔内的砂压实，确保每m灌砂量达到设计要求。拔管前留振≥1min。挤压时间以桩管难以下沉为宜，如此反复升降压拔桩管，直至所灌砂桩将地基挤密固结。

④施工顺序：砂桩沿路基边坡坡脚线往外多打一排桩，施工顺序为从道路外侧向道路中线推进。

⑤严控砂的质量：采用渗水率较高的洁净中粗砂，含泥量不应大于3%，细度模数不小于3.0，有机质含量不大于1%，渗透系数不小于5×10-3cm/s。

⑥桩顶加筋垫层施工、填土堆载预压、卸载及监测等严格按照相关施工规范组织施工。

(4)处治效果

①试验前后地基承载力对比

现场选取了2个点，进行试验，试桩静载试验结果满足规范要求。具体见表1。

②监控量测成果

纵向每100m设置一个观测断面，在路堤中心及两侧路肩布设3个沉降观测点，路基坡脚外布设位移边桩；路基坡脚处加设测斜管，以加强对路堤稳定性监测。共设置观测断面36个。

在预压期完的工后监测结果显示：最不利监控断面GQK2+900断面最大沉降速率为0.1mm/d，小于预警速率10mm/d；GQK2+900断面左侧最大侧向位移发生在深度0.5m的位置，最大位移量-13.5mm，最大位移速率为-

表1 试验前后地基承载力对比分析。

0.55 mm/d，GQK2+900断面右侧最大侧向位移发生在深度0.5m的位置，最大位移量-21.9mm，最大位移速率为-0.23mm/d，小于预警位移速率3mm/d；可推断GQK2+900监测断面现阶段处于稳定状态。

预压期后，沉降速率累计连续两个月应小于5mm/月，同时推算的工后沉降小于设计容许值后，该段路基顺利进行了结构底施工，并顺利实现了通车。

4 结束语

软弱地基，特别是深厚软弱地基的处治要严格依据地勘资料，掌握不良土质的试验数据，针对性地选用合适工法，方能达到处治效果。

[1]JTG/TD31-02-2013,公路软土地基路堤设计与施工技术细则[S].

[2]JTGD30-2004,公路路基设计规范[S].

[3]阮剑锋.水泥搅拌桩施工在软基处理中的应用.公路，2015，06.

[4]徐立红,等.基于连续压实控制技术的路基压实质量评价方法.公路，2017,04.

[5]殷永高,等.公路地基处理.2002，11.