南昌市天祥南大道快速路工程软基处理实践

熊雪明

（南昌市城市规划设计研究总院，江西 南昌330038）

1 概 述

南昌是江西省的省会，位于长江中下游，鄱阳湖西南岸，是唯一一个与长江三角洲、珠江三角洲和闽东南经济区相毗邻的省会城市，具有承东启西、连接南北的区位优势，有较强的产业辐射功能，是中部地区的经济、文化、交通、金融和商贸中心之一，是长江经济带重要的节点城市。

天祥大道是一条南昌市东翼重要的城市交通廊道，是城市总体规划干线路网规划中“五横三纵”城市快速中的东二环快速路。为将南昌打造成为“带动全省发展的核心增长极”，建设与现代化大都市相匹配的城市综合交通系统，南昌市启动了天祥大道南延即天祥南大道快速路工程。天祥南大道快速路主要位于南昌市城东片区的瑶湖以南-罗家以东区域，项目北起洛阳东路，经南钢北路、解放东路、新溪桥路、广州路、朱桥东路，南至昌南大道，全长约8 km。道路工程位置如图1所示。

天祥南大道定位为南昌市东二环快速路，采用主辅路地面快速路形式修建，四块板断面形式，快、慢分行，主车道设计速度80 km/h，两侧辅道设计速度40 km/h。道路总宽66m，其中中央分隔带宽4m，两侧快车道各宽12m（双向六车道），两侧快慢分隔带各宽6.0m，两侧慢车道各宽8.5m（机非混行，双向四车道），两侧人行道各宽4.5m。道路标准横断面如图2所示。

2 软土地基

图1 工程位置示意图

图2 道路标准横断面设计图（单位：cm）

道路沿线路基大部分为填方路基，局部为挖方路基。沿线地表分布杂填土、素填土、耕植土和水塘沟渠底淤泥，下卧粉质黏土、细砂、粗砂、圆砾、泥质粉砂岩。

一般路基段路基修筑前，挖除地表种植物及其根茎；疏干路基范围内的地表积水，清除路基范围内的杂填土、素填土、耕植土和水塘沟渠底淤泥；清淤清表后碾压原状土至设计要求密实度后采用填砂路基分层填筑、碾压路基，后铺筑路面结构。填方路基边坡高度不大于8m时，边坡坡率采用1∶1.5；填方路基边坡高度大于8m时，上部8m边坡坡率采用1∶1.5，8m以下边坡坡率采用1∶1.75。挖方路基边坡坡率采用1∶1；路基边坡采用三维植被网防护。

ZK9+460～ZK10+220位于成片深水塘，水深约4m，淤泥深度0.5～6.5m。根据地勘资料，该淤泥、淤泥质黏土层地质描述为灰、青灰色，流塑至软塑状，黏性较好，切面较光滑，干强度和韧性中等，略具摇震反应，含有机质，具腐臭味，为高压缩性土，分布于道路沿线沟、塘内的表层。

根据项目的纵断面设计和上述地质情况，ZK9+460～ZK10+220段为高填方路基，平均填方高度约7m，最大填方高度约12m，且道路两侧用地为规划城市建设用地，不适合建设桥梁以免影响用地开发后的使用，故仍然以路基的形式通过水塘，但需要进行软基加固处理。

3 软基处理方案的确定

淤泥、淤泥质黏土软基常用的加固处理方法有水泥土搅拌桩、高压喷射注浆和CFG桩。根据实践经验并结合该工程实际情况，确定采用高压旋喷桩法进行软基加固处理。

高压旋喷注浆法是在化学注浆法的基础上，采用高压水射流切割技术而发展起来的。高压喷射注浆就是利用钻机钻孔，把带有喷嘴的注浆管插至土层的预定位置后，以高压设备使浆液成为20MPa以上的高压射流，从喷嘴中喷射出来冲击破坏土体。部分细小的土料随着浆液冒出水面，其余土粒在喷射流的冲击力、离心力和重力等作用下，与浆液搅拌混合，并按一定的浆土比例有规律地重新排列。浆液凝固后，便在土中形成一个固结体与桩间土一起构成复合地基，从而提高地基承载力，减少地基变形，达到地基加固的目的。

根据喷射方法的不同，喷射注浆可分为单管法、二重管法和三重管法。

（1）单管法。单层喷射管，仅喷射水泥浆（见图3）。

（2）二重管法。又称浆液气体喷射法，是用二重注浆管同时将高压水泥浆和空气两种介质喷射流横向喷射出，冲击破坏土体。在高压浆液和它外圈环绕气流的共同作用下，破坏土体的能量显著增大，最后在土中形成较大的固结体（见图4）。

图4 二重管旋喷注浆示意图

（3）三重管法。这是一种浆液、水、气喷射法，使用分别输送水、气、浆液三种介质的三重注浆管，在以高压泵等高压发生装置产生高压水流的周围环绕一股圆筒状气流，进行高压水流喷射流和气流同轴喷射冲切土体，形成较大的空隙，再由泥浆泵将水泥浆以较低压力注入到被切割、破碎的地基中，喷嘴做旋转和提升运动，使水泥浆与土混合，在土中凝固，形成较大的固结体，其加固体直径可达2m（见图5）。

图5 三重管旋喷注浆示意图

根据承建方的施工设备和南昌市其他类似工程的实践经验，该工程软基处理采用二重管高压旋喷桩（见图6）。根据现行《建筑地基处理技术规范》（JGJ 79—2012），进行高压旋喷桩的桩直径、桩间距、单桩竖向承载力特征值、复合地基承载力特征值的计算。

图6 高压旋喷注浆机

（1）单桩竖向承载力特征值计算公式。《建筑地基处理技术规范》（JGJ79—2012）式（7.1.5-3）：

（2）复合地基承载力特征值计算公式。《建筑地基处理技术规范》（JGJ 79—2012）式（7.1.5-2）：

根据工程经验，经过多次试算，结合施工设备，确定采用直径为D=70 cm、桩间距为180 cm的梅花形布置桩，单桩竖向承载力特征值250 kN，地基加固处理后复合地基承载力特征值要求不小于130 kPa。

4 高压旋喷桩软基处理实施

4.1 施工技术参数控制建议

（1）高压旋喷注浆的主要材料为水泥，宜采用强度等级不小于42.5级的普通硅酸盐水泥，水泥浆液的水灰比为1.0左右。水泥用量理论值为320 kg/延米。

（2）可采用二重管法，注浆压力为18～23MPa，提升速度小于15 cm/min，转速小于16 r/min，喷射量60～70 L/min，压缩空气500～700 kPa。

（3）施工完毕，应对桩基进行检验，检验频率大于1%，并不小于6点。

（4）桩基应按照一定顺序间隔施工。

4.2 施工质量控制要点

（1）正式开工前应认真做好试桩工作，确定合理的施工技术参数和浆液配比。

（2）旋喷过程中，冒浆量小于注浆量的20%为正常现象，若超过20%或完全不冒浆时，应查明原因，调整旋喷参数或改变喷嘴直径。

（3）钻杆旋转和提升必须连续不中断，拆卸接长钻杆或继续旋喷时要保持钻杆有10～20 cm的搭接长度，避免出现断桩。

（4）在旋喷过程中，如因机械出现故障中断旋喷，应重新钻至桩底设计标高后重新旋喷。

（5）制作浆液时，水灰比要按设计严格控制，不得随意改变。在旋喷过程中，应防止泥浆沉淀，浓度降低。不得使用受潮或过期的水泥。浆液搅拌完毕后送至吸浆桶时，应有筛网进行过滤，过滤筛孔要小于喷嘴直径1/2为宜。

（6）在旋喷过程中，若遇到孤石或大漂石，桩可适当移动位置（根据受力情况，必要时可加桩），避免畸形桩或断桩。

4.3 施工质量要求

高压旋喷桩的施工质量要求见表1。

5 软基处理效果

根据前述软基处理方案，高压旋喷桩单桩竖向承载力特征值250 kN，地基加固处理后复合地基承载力特征值130 kPa。

表1 高压旋喷桩的施工质量要求

软基处理实施后，经检测和数据统计分析整理后，单桩竖向承载力特征值为276 kN，地基加固处理后复合地基承载力为145 kPa，满足软基处理设计方案的要求，同时预留了约10%的安全储备。

天祥南大道快速路于2017年12月竣工运营，已建成通车快两年。经软基处理段路基沉降观测表明，软基处理方案效果良好，路基沉降均在20mm之内，满足相关设计规范和使用功能要求。

6 结 语

天祥南大道快速路的建成将为拉大城市框架、拓展城市空间、改善交通现状、方便沿线单位车辆及居民出行、提高通行效率、完善合理的城市交通网络体系、改善投资环境、打造南昌核心增长极均起到非常积极的作用，使南昌市的城市建设步入良性和可持续发展的轨道。软基处理是该项目成败的关键性工程，经过参建各方的共同努力、密切配合，圆满完成了高压旋喷桩软基处理的关键工程，为天祥南大道快速路的全面建成通车奠定了坚实的基础。项目建成后得到了参建各方及社会各界的普遍好评（见图7）。

图7 天祥南大道建成图