公路桥梁基础施工中软土地基施工的技术要点分析

刘连松

(北京公联洁达公路养护工程有限公司， 北京 100070)

软土地基是公路桥梁工程建设常见问题，尤其是桥梁基础施工，如果未对软土地基进行处理而直接进行施工，则将造成严重的质量问题，甚至引发安全事故。因此，在正式施工前必须做好软土地基处理。

1 工程概况

以某公路桥梁工程为例进行分析。从该公路沿线地质纵断面图可知看出，路线穿过厚度为5-15m的软土区，在路线上连续分布，导致地基承载力无法满足桥梁建设要求。桥梁建设区地基土为亚粘土与淤泥质粘土，经试验，其天然含水量在27%-39%范围内，主要呈软塑状，区域软土平均厚度为14m，地基承载力为40kPa。对此，设计采用水泥土搅拌桩方法处理软基，提高地基承载力。

2 软土地基施工设计

以正三角形形式对搅拌桩进行布置，桩长与桩径分别为15m、0.5m，间距按1.0-1.4m进行控制，桩孔布置如图1所示。

图1 桩孔布置

本工程所用水泥为325#矿渣水泥，按加固土体总质量15%控制水泥掺入量，水灰比取0.5。成桩后，28d无侧限抗压强度应达到1.2MPa以上；1.4m、1.2m与1.0m三种桩体布置间距情况下的单桩复合地基承载力应达到100kPa、130kPa和150kPa以上。

3 软土地基施工

3.1 施工工艺

（1）开工前彻底清理作业区，清除所有杂物、垃圾与腐殖土。并对场地进行平整，使搅拌机等设备可以正常行驶。

（2）开工前以设计图纸为依据，确定边线，然后以正三角形的形式布桩。在施工过程中，以桩位计算值为参考对桩位进行实地测放，布置标示桩。

（3）桩机借助自身行走系统到达定好的桩位，并布置塔架吊起桩机，为搅拌下沉做好准备。

（4）桩机就位且检查确认无误后，驱动桩机，缓慢放松吊绳，使桩机沿导向架不断切土下沉。按试桩时确定的下沉速度对实际下沉速度进行控制，同时时刻检查工作电流，要求控制在70A以内。如果下沉速度较慢，应使用输浆系统向孔内补充清水。

（5）根据加固土体总质量15%控制水泥用量，水灰比取0.5。在桩机到达足够深度后进行水泥浆配制。

（6）当钻头到达15m深度处时开始提升钻头进行喷浆。在喷浆时，应对水泥浆进行持续搅拌，以免离析，同时对实际喷浆量进行准确记录。

（7）在首次喷浆完毕后，再次下沉到指定深度，然后提升钻头开始补浆。在整个深度范围内，所有段落的补浆数量都采用计算机进行控制。补浆完成后，配制的水泥浆应刚好用完。

（8）如中途因故施工停止，应向搅拌桶中添加适量清水，并启动灰浆泵，对管内没有灌入的水泥浆进行冲洗，以免在管内凝固造成堵管，影响恢复正常后的施工。

（9）水泥浆均匀性主要和搅拌次数有关，次数越多越均匀，强度也越高，而这样会延长施工周期。因此，应找到两者的平衡点，通过试验，将这一平衡点确定为搅拌20次。对于搅拌头实际提升速度，可采用以下公式计算得出：

上式中，V表示搅拌头实际提升速度，单位：m/min；h表示搅拌叶片有效宽度，单位：m，取0.05m；b表示搅拌轴和叶片之间的垂直夹角，单位：°，取0°；∑Z表示搅拌叶片总数量，单位：片，取4片；n表示搅拌头转速，单位：r/min，取47r/min；N表示单程搅拌次数，单位：10次/遍，取10次/遍。

将以上数值代入式（1）可得，搅拌头实际提升速度为0.94m/min，施工中应按此予以严格控制。

3.2 质量控制

（1）开工前应先进行试桩，采用以上方法规范施工，收集各项工艺参数，包括单位时间输浆量、钻进速度与提升速度等，为正式施工的现场控制提供参考依据。

（2）准确控制钻孔实际深度，确保穿过整个软土层。

水泥浆配好后避免离析，浆液输送应连续，如果中途停浆，则应至少重叠0.5m进行接桩，停止时间超过3h时，应视作废浆进行处理，不得继续使用。

（3）下沉与提升的速度都应按照试桩结果进行严格控制，并且都不能超过1.0m/min。

（4）桩身垂直度允许偏差为1%，定桩后桩位允许偏差为50mm以内，施工中据此进行严格控制。

（5）对搅拌叶片直径进行定期检查，若由于严重磨损而比设计要求小时，需及时进行更换，以免影响搅拌效果。

（6）安排专人负责全程记录，钻孔深度与时间的记录误差分别不能超过10cm和10s。如果在施工过程中有异常情况发生，也要如实记录，用于后续汇总分析，避免类似问题在其它桩位施工时再次发生。

3.3 取芯检验

采用钻孔的方法取得芯样，对其均匀性与强度进行检验。在取得芯样后，先观察是否连续、均匀，检查硬度是否满足要求，然后制成试块进行强度测试。因桩存在一定不均匀性，所以取样时水泥土易发生破碎，所得试件的实测强度低于真实值。基于此，取芯时，必须保证技术及设备的可行性、先进性，已取得完整、良好的原状芯样。此外，在强度检测过程中，还应根据芯样完整程度，在设计强度的基础上，乘以相应的折减系数。

4 软土地基施工效果

施工完成后，进行单桩复合地基承载力试验，以此确定施工效果。本次试验主要使用锚桩反力装置，荷载的施加由液压千斤顶完成，根据油压表的读数通过换算确定并控制荷载大小，最大荷载取设计荷载2倍，共分9级进行加载，第一次施加2级荷载。沉降在桩顶处分别布置两台数显表进行测量读取。试验中，如果出现以下三种情况的一种，则停止加载：1）沉降实测值突然变大，承压板四周隆起，且已有部分土体被挤出；2）承压板沉降量的累计值达到或超过板体直径10%；3）最大加载量超过2倍设计压力。

通过实验可知，通过对水泥土搅拌桩方法的合理应用，地基承载力从最初的40kPa提高到150kPa，效果十分显著，符合设计与后续施工要求。

5 结论

（1）本工程桥梁建设区覆盖约14m厚的软土，初步检验地基承载力仅为40kPa，无法满足要求，必须进行处理。根据工程实际情况，结合现有施工条件，决定采用水泥土搅拌桩方法。

（2）成桩后，经取芯检验确认桩体均匀、完整，强度达到设计标准。说明本次施工所用工艺方法合理可行，质量控制到位。

（3）完工后进行单桩复合地基承载力试验，试验结果表明经水泥土搅拌桩施工，地基承载力从最初的40kPa提高到150kPa，地基加固效果显著。

（4）通过对软土地基前期处理，大大降低了桥涵及通道下部基础的早期沉降变形，延长了结构的使用寿命。

[1]包磊.道路桥梁工程中软土地基的施工处理措施分析[J].四川水泥,2017(10):17.