公路软土地基处理方案及效果探析——以福州市南江滨东大道延伸段为例

林 娟

(福州市规划设计研究院 福建福州 350003)

0 引言

福州马尾新城的开发与建设，承担着探索具备创新活力和时代特征的城市发展模式和规划理念的历史重任，其中南江滨东大道延伸段位于马尾新城总体规划“两组团-廊道”中的三江口组团南台岛东部片区，是新城建设重点项目。但该片区软土问题突出，为解决该问题，本文结合工程经验与相关研究成果，针对实际地质情况，采用多种软土地基综合处置方法，较好地指导了工程的实施。

1 工程概况

1.1 基本情况

项目位于福州市南台岛东部，北起南江滨东大道，向南止于下洋路，沿线与螺城路(主干道)、环岛路(快速路)、三江路(主干道)等道路平交、下穿福厦高速公路连接线，全长6970m。南江滨东大道延伸段道路工程起点璧头(K8+630)至下洋路(K15+600)为城市主干道，设计时速50km/h，项目位置如图1所示。

图1 项目地理位置图

1.2 软土分布及性质

工程所在地地势西高东低，地貌为河流侵蚀堆积，属闽江一级阶地，地质条件复杂、软土分布广泛，各土层在水平方向分布及性质不均匀，基岩面起伏较大，在垂直方向土层软硬相间，均匀性差。其地质特征如表1所示。

表1 南江滨东大道延伸段软土地基工程地质特征与处理方案[1-7]

2 软土路基设计方案

2.1 设计依据

在对沿线工程地质、水文等自然条件进行了深入调查的基础上，依据《城市道路工程设计规范》(CJJ37-2012)、《公路路基设计规范》(JTGD30-2004)和《公路路基施工技术规范》(JTG F10-2006)的规定进行方案设计。

2.2 软土处理方案

在考虑软土各项物理力学指标基础上，结合软土分布范围、厚度，路基填土高度及工期等因素，根据控制各路段工后沉降的设计原则，对各路段稳定和工后沉降计算后，确定地基处理方案。

2.2.1方案选择

综合考虑软土分布情况和经济效益进行软土处理方案的选定。该工程所选择的软土处理方案、各区段处理方式如表1所示[1-7]。

2.2.2方案设计

据南江滨东大道延伸段软土地基实际情况，对所选方案的技术参数进行设计，如表2所示。

表2 软土路基处理方案参数设计

2.2.3软基处理设计技术控制

2.2.3.1沉降控制指标

工后沉降量：城市主干道软土路基工后沉降量应满足《城市道路路基设计规范》(CJJ 194-2013)的规定，其设计值与规范值如表3所示。

表3 工后沉降量设计值与规范值

2.2.3.2沉降监测方案

沉降监测目的是保证路基施工和营运路基稳定性，为此需按下述方法进行监测：

(1)在施工期间，每天进行1次边桩及沉降观测。若沉降突变，每天观测2～3次。

(2)当填筑高度小于3m时，填筑速率可适当加快，但后期填筑速率必须严格要求，施工的填筑控制标准为：沉降≤10mm/d，边桩位移≤2mm/d，测斜管位移≤3mm/d，填筑至预期高度后，还应加强沉降观测，当发现路堤顶面标高低于设计高15cm～20cm时，及时补土，要求不得一次性补土。

(3)至预期高度后连续2个月实测沉降速率小于2mm/月，视为基本稳定，则进入下一工序施工。

(4)路面铺筑以后，每3个月观测1次；当遇到暴雨时，加密监测频率。

3 软基处理施工方案

3.1 VCP施工

施工前在现场进行试验，以确定水压、振密电流和留振时间等各种施工参数，参数用于控制施工质量。振密孔施工顺序宜沿直线逐点逐行进行，振冲施工前挖除表层淤泥、杂填土等不良土质。

3.1.1施工工艺

施工工艺如图2所示，其具体注意事项如下：

图2 振冲挤密施工工艺图

(1)首先用吊机将振冲器吊起垂直对准桩位，启动水泵，水压控制在400～600kPa之间，水流量为350～400L/min，喷水中心偏差≤50mm。

(2)地基全部浸润并达到饱和后，将振冲器徐徐沉入砂中，电流控制在60～80A，振冲器继续以8～10m/min的速度往下沉，直至沉入设计处理深度。

(3)振冲器停止在设计处理最深处开始留振，同时减少向下冲的水量。打开另一管系阀门，使水流冲射振点孔口周壁，同时使人用铁锹翻动砂土，加速砂粒迅速向孔内深处塌陷冲填。留振约60～90s，待电流回升至规定的100～120A时，开始以0.5m为一段，上提振冲器，再留振60s，射水冲砂，如此分段提升振冲器、回填砂料、留振，直到出于孔口。

3.1.2质量控制

振冲挤密采用标准贯入试验和载荷试验两种方法进行检测，其中标准贯入试验抽检数量为不少于总桩数0.5%，载荷试验采用复合地基方法进行检测，抽检不少于总桩数的0.2%，且不少于3点。

3.2 CFG桩施工

3.2.1施工工艺

CFG桩施工采用长螺旋钻孔灌注成桩，成桩工艺性试验桩数不宜小于3根，通过试桩确定材料配比；试桩时，主要考查设计的施打顺序、桩距和CFG桩复合地基设计承载力及沉降是否满足要求。当试桩结果满足设计要求后方进行大面积施工。其工艺流程如下：

桩机就位、调平→钻孔至设计高程→泵送混合料→拔管、灌注混合料至桩顶设计高程→移机→分别插入6根竖向钢筋→桩顶混凝土达到一定龄期后，清理桩间土，并凿除桩头→基底验槽合格后，浇筑桩帽→铺设褥垫层。

3.2.2质量控制

(1)施工前预留保护土层，厚度一般为300mm～500mm，据季节和设备重量等增加。

(2)开机前及施工中检查导向架的垂直度，桩体垂直度偏差不超过1.5%，桩位偏差不大于50mm。

(3)中心泵压工艺混合料的坍落度应控制160mm～200mm；严格控制离析，投料量不少于设计灌注量。

(4)路堤下CFG桩施工时，确保预留桩头的长度，对桩头上部2m～3m进行振捣。

(5)打桩过程中，经常检查混合料配合比、坍落度、提钻速度、成孔深度、灌入量，并做好记录。做混合料试块，每台机械一天做一组(3块)试块(边长150mm)，标准养护，测定28d强度。

3.3 PTC桩施工

3.3.1PTC桩的成品质量要求

根据施工图设计文件中的桩基深度匹配长度进行组合。桩基处理深度>24m时，不超过3节桩组合；深度≤24m时，不超过2节桩组合。施工时按照“长桩在下，短桩在上”的顺序进行施工。管桩的外观质量和尺寸允许偏差注意满足规范要求。

3.3.2PTC桩的运输、起吊和堆放技术要求

PTC桩长细比大，自重大，在起吊、运输过程中过大的动荷载易使PTC桩产生环裂。正确的起吊方式是两支点法或两头勾吊法，并在吊装过程中轻吊轻放，禁止采用拖吊，避免产生较大动荷载。

3.3.3施工工艺

接桩质量决定了工程质量，焊接严格遵照《建筑钢结构焊接技术规程》JGJ8和下列规定。

(1)下节桩段的桩头宜高出地面0.5m；

(2)下节桩的桩头处宜设导向箍，接桩时上下节桩段保持顺直，错位偏差不大于2mm；

(3)焊接要求对称，焊接层数不得少于2层，第一层焊完后先把焊渣清理干净，方进行第二层；

(4)焊好后桩接头在自然冷却8min后继续锤击；

(5)焊接接头的质量检查，对于同一工程探伤抽样检验不少于3个接头。

3.3.4质量控制

施工完成后，对PTC桩成桩质量进行检测，因为只有控制好成桩质量，才能保证复合地基的设计要求。PTC桩施工质量要求满足表4所示的要求。

表4 PTC桩的施工质量控制要求

4 施工效果评价

4.1 VPC施工效果

经VPC处理后的路段地表以下，标贯击数从5～18击，提高到14～23击，且地基土力学指标较为均匀，离散性小，能够满足设计要求。

4.2 CFG施工效果

通过现场抽芯检测发现，桩身混凝土芯均完整，桩体强度和单桩承载力均能够达到设计值，即C15和450kN；施工总沉降量在10mm～45mm之间，卸载后回弹系数15%～35%之间，且本批次单桩极限承载力为480～600kN之间，符合设计要求。

4.3 PTC桩施工效果

工程路段经预应力管桩施工结束到填筑路基全部完成，共耗时8个月，经检测在路基的填筑过程中，路基的最大侧向位移为4cm，最大沉降为15.5cm，路基处于稳定状态。

综上，该工程所采用的3种软土地基处理方案能够有效提高所处理路段的地基承载能力，较好地保证了工程的顺利开展。

5 结语

福州市南江滨东大道延伸段软土地基特点突出，鉴于此，本文重点介绍了项目软土地基处理的分段设计方案，涉及VCP处理、CFG桩和PTC桩三种方法。另外，总结了各方案的设计与施工要点。该工程竣工后，经验收路段达标率完好，到目前未出现不良沉降变形、结构完整，取得了较好的效果。

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