软土地基处理技术在公路工程中的应用

汪世祥

（中国水利水电第八工程局有限公司，湖南 长沙 410004）

随着我国社会经济发展水平不断提升，城市化发展进程不断加快，公路工程施工建设数量以及建设规模不断增加，人们越来越重视公路工程建设项目，对公路工程建设质量提出全新的要求[1]。软土基处理技术在整个工程项目施工中占了极为重要的位置，其施工质量优劣性对公路工程建设项目施工质量有影响。我国的公路工程本身具备跨域区域相对较广泛的特点，因此极易受到地质因素的影响[2]。现如今公路工程施工对路基沉降程度有相对较高的要求，沉降也是软土地基处理的主要性问题，在遭遇软土地质公路工程中，需要对地基进行特殊化处理，全面提升公路路基的稳定性，强化公路工程整体施工质量以及使用寿命，确保公路施工软土基处理工作满足公路工程使用要求[3]。

1 案例工程

1.1 工程概况

案例工程是某市的横向城市集散干路，工程为新建道路，全长为1567.2m，人行道的宽度为 5m，机非分隔带的宽度为 5m，机动车道宽度为 5m，非机动车道宽度为 5m，人行道的宽度为5m，新建道路的总体设计宽度为 5m，预设的时速为50 km/h。

1.2 道路结构与技术标准

在进行道路结构以及技术标准设计过程中，充分结合案例工程工程的设计目标以及实际施工情况进行设计。案例工程的道路设计指标如表1 所示。

表1 道路结构与技术标准

1.3 水文及气象特征

通过对施工区域2012 年至2018 年的水文气象资料调查与整理，案例工程的水文、气象特征。案例工程的水文及气象信息如表2 所示。

表2 案例工程水文及气象信息

1.4 路段土层物理学力学分析

案例工程的属于华北平原区，施工区域长期受到雨水浸泡与多种因素的侵蚀，因此形成可软土淤泥地质条件。通过对案例工程施工现场进行调查分析了解到土层物理学力学可知。案例工程的路段土层物理学力学分析如表3 所示。

2 公路工程中软土地基处理技术的应用

2.1 施工准备

第一，对案例工程相关的资料进行勘察与设计，认真阅读案例工程的施工土质，对施工区域的桩体进行分区、编号[4]。第二， 对案例工程的施工场地进行清理，对建筑场地周边的情况进行调查分析，对影响项目施工的地下管线、障碍物，便于桩体施工活动的开展。第三，复核基线、桩位以及的轴线定位点，对施工长笛所设计的水准点进行检查，确保其不会影响项目施工[5]。第四，完成案例工程场地的硬化工作，完成场地的排水、防水工作。

2.2 施工参数设置

2.2.1 CFG 桩长设计

案例工程的桩长需要穿越软土层，将桩长的桩端落在承载力相对较高的持力层，根据表3 建设场地中的各土层力学为粉质黏土，因此可作为桩端持力层。将桩打入持力层左右，桩顶需要与地面持续持平， 初步所设计的桩长为8.5m。

表3 路段土层物理学力学分析

2.2.2 CFG 桩径设计

案例工程选用的成桩方法为长螺旋灌注成桩法，成桩质量相对较高，施工速度也相对较快，同时也并不需要考虑新建桩体对周围桩体所带来的影响，案例工程初步所选用的桩径为。

2.2.3 CFG 桩布置设计

桩在施工过程中常常布置成为正方形或是梅花形，而桩间距设置主要是桩径倍数。案例工程初步选用梅花形作为CFG桩的布置设计方式。

2.2.4 CFG 桩复核地基桩体材料

软土地基处理期间，施工人员需要合理选择施工材料，确保整个公路工程的施工质量。第一，水泥材料。案例工程所应用水泥为32.5 R 的普通硅酸水泥，确保CFG 桩的桩身强度须高于C15。第二，褥垫层。案例工程这一层所需要承担的力学角色为均匀性的分散上部荷载，在级配工程中有相对较高的要求。案例工程所选用的桩体材料为中粗砂、碎石以及级配砂石等。碎石的粒径控制在20mm～500m，杂质含量也需要控制在2.5mm～10mm；石屑的粒径需要控制在5%以内，而杂质含量需要控制在5%内；所选用的粉煤灰材料为，Ⅲ级或者是Ⅲ级以上等级的粉煤灰。第三，由于混凝土的配合比需要决定桩身强度的重要性因素，案例工程混凝土的塌落度设置在180 mm～200 mm 中，可掺加其他类型的外加剂。

2.3 施工方案

2.3.1 软基处理施工方案

2.3.1.1 施工场地处理

在案例工程施工作业以前，需要将施工场地之内的杂物以及草皮进行平整，在施工场地清理完成后，借助挖掘机、推土机进行场地平整以及初步性压实。在平整初压阶段，施工人员需要严格遵守两边低、中间高的施工原则，避免施工场地出现积水问题，确保打桩机械在具体应用过程中能够水平应用以及平稳性地移动。

2.3.1.2 CFG 桩施工处理

结合工程以及CFG 桩施工工艺特点，选择水泥粉煤灰碎石桩施工工艺中的长螺旋钻龙工艺、管内泵压混合料成桩、振动沉管灌注成桩以及长螺旋钻孔灌注成桩。第一，桩位测放环节。案例工程施工人员需要利用大钢尺拉线布桩，在进行桩布置过程中，布置范围需要控制在20m～50m 以内放入中桩以及边桩，在整个施工流程确认无误之后插入竹签，通过撒白灰以及绑白线进行标记。工作人员需要严格按照操作机械设备的规定路线进行移动，不可出现随意破坏木条以及白灰线标识的情况。第二，试桩环节。试桩是案例工程正式成桩前必须要执行的工作，为了确保试桩结果的准确性，避免试桩参数出现误差，试桩时间最少为28d，且试桩的数量是总桩数量的0.5%，当CFG 桩的抗压强度＞10MPa 时，可则代表试桩结果满足标准，可进行贯入实验。第三，钻进成孔环节。在钻进成孔作业前，施工人员需要先关闭钻头阀门，确保钻头位置的准确性，在其不接触地面的前提下才能启动成孔钻机，开展钻孔作业活动。施工作业需要遵循由慢到近的施工作业原则，确保钻孔过程中不会出现位移偏差的情况。一旦出现偏差问题，需要立刻性停止钻孔作业，并及时纠正钻孔作业行为。此外在钻孔作业过程中需要记录突变地点以及中孔电流数值，作为工作人员进行地质复核的参考依据。第四，桩机就位环节。施工人员需要明确案例工程的桩位点，在标记及检验合格之后，才能将桩机布置到相应的区域，将桩机调整在完全的状态后方可进行固定，确保钻头以及桩位中心点能够保持一致性。同时案例工程施工人员需要在确定桩身的具体位置后，将钻杆垂直对准桩位的中心的点，确保垂直允许偏差在1%以内。第五，混合料搅拌环节。工程项目所应用的混合料是根据搅拌站预设计的配合比来设置配料，严格按照普通混凝土的搅拌时间进行搅拌，借助混凝土运输车将混合料运输至施工现场中。在混合料送运到达现场之后，需要对混凝土的塌落度进行检查，确保混凝土的塌落值，是控制在标准范围以内。根据案例工程的实际施工情况，采取自拌混凝土的拌制形式，混凝土的配置比例是按照C15 混凝土作为标准，所选用的粉煤灰、中粗砂、碎石以及外加剂等施工原材料，均需要与施工设计规范保持一致。在施工前需要开展施工现场工艺性成桩试验，混凝土的搅拌时间控制在90 s～120 s。所选用的原材料中需要选择Ⅲ级及以上的粉煤灰，5m～20m 的碎石粒径，同时需要将混合料的塌落度控制在160mm～200mm。第六，处理技术选择。桩地基处理技术在具体应用过程中，为了减少由于土地挤压影响成桩质量，因此案例工程选取跳打的施工作业技术，将施工间隔时间设置成为相邻桩混凝土达到设计强度后，约为30min。第七，灌注及拔管环节。钻孔到设计标高环节后边终止施工，确保阀门内的气体排出后泵送出混合料，之后施工人员需要匀速提钻，提钻的速度需要控制在2 m/min～3 m/min，提钻的速度需要与混合料的泵送速率协调。施工人员需要保持持续性灌注作业，禁止出现先提钻后泵料的施工作业情况，同时需要确保钻杆内的混合料表面高度始终要高于钻杆底出料口。桩顶灌注高程设计需要高于设计桩顶高程。在灌注完成以及混合料初凝之后，施工人员需要利用湿黏土盖住桩顶，封顶黏土厚度需要，避免由于封顶不及时对桩顶造成破坏。第八，移位环节。施工人员在每完成一根桩施工作业后，便可进行钻机移位，并开展下一根桩的施工作业。在具体施工过程中将会产生大量的土，覆盖住桩位，因此在施工前需要做好桩周围环境的清理工作，对桩位进行复核。此外需要立即清理阀门口以及钻头上出现残渣，将其平稳性移动到下一桩位中，在移动过程中需要确保钻头的平稳性。第九，桩间土清除。桩位清理将会对桩位准确性造成影响，为此需要在混合料龄期7d后，进行桩间土的开挖、 清理活动。在小型机械清除期间，需要确保桩周围有20cm 的保护层，再由人工清理方法确保桩位的完整性，借助小型挖掘机与人工清理配合的形式进行桩间土清理作业。第十，桩头切除环节。在桩间土清理完毕后，一旦出现浮浆问题时，施工人员需要用电镐凿平桩头至设计标高，确保桩身的整体质量。施工人员可借助测量挂线来确定每根桩的桩顶设计标高，借助红油漆来标志设计标高。桩头切除期间，每边的切入深入需要控制在15cm 内，采取捶打形式截断桩头，并进行桩头修整。第十一，褥垫层处理。待桩身建设合格后，设计0.3m 的厚碎石垫层，所选用的碎石材料为15mm～40mm 的砾石，根据设计要求采取分层填筑的形式，设置地层厚度为15cm，顶层厚度为15cm，在两层内铺设土工格栅，所设计的极限抗拉强度需要100kN/m。褥垫层在施工过程中采取碾压、夯实的施工方法，确保每层材料摊铺的均匀性，每层材料的碾压需要超过3 遍，避免出现松动情况。

2.4 案例工程施工质量控制

根据《建筑地基基础施工质量验收规范》的相关条例，对桩符合地基开展质量检测活动，指标要求如表4 所示。

表4 质量检测标准

3 地基承载力检测

3.1 复合地基承载力检测的现场试验方案

案例工程所采取的软土基处理方法为CFG 桩复合地基，设计的桩径为桩间距设置为1.5m，案例工程的单桩处理面积为1.35 m2，复合地基的设计承载力为0.35MPa。整个现场试验过程可细化分为加载以及卸载的过程。

第一，加载。加载主要采取的是维持荷载方法，操作的试验步骤为逐级加载，所设计的最大加载值为950kN，需要确保其设计值不会低于设计值的2 倍。现场试验总共分为九级，首次加载设置为190kN，之后需要每级按照95kN 的形式进行加载。沉降量的观测方法为在施加每级荷载前后均读记百分表一次，需要时隔0.5h 再读记一次，每间隔0.5h 进行读记。在某一小时内，承压板的沉降量需要控制在0.1mm后方可施加下一级荷载。第二，卸载。案例试验每级卸荷195kN，每卸一级需要间隔0.5h，同时需要读取回弹数量。

3.2 试验结果分析

桩施工作业完成之后，需要等待周围土地固结稳定后，方可开展复合地基承载力检验工作。案例工程桩复合地基检测结果如表5 所示。

表5 桩复合地基检测表

4 公路工程中软土地基处理技术问题及对策

4.1 钻进困难性问题

软土基施工处理过程中，设备钻进过程中极易出现钻进困难的情况，主要是钻进速度过快。因此施工人员需要适当降低钻进速度，增加螺旋叶片的操作空间，适当减少设备的钻进阻力。此外，在钻进过程中遇到障碍物也会出现钻进困难的问题，为此施工人员需要根据施工情况选用合适的钻机，同时根据钻杆位置进行转速调整。

4.2 扩径问题

施工人员需要实时观察地质变化情况，通过采取必要的维护措施来避免出现塌孔等现象，同时根据具体化施工情况来适当性调整提管速度。

5 结语

随着国家社会经济发展水平不断提升，公路工程施工建设也得到人们的重视，软土地基处理技术是其中极为重要的应用部分，该文结合案例实践，分析软土基处理技术的具体化应用。结果表明，软土地基本身具备含水量极高、强度低以及孔隙相对较大的情况，严重影响公路工程施工质量。在实际应用过程中，需要综合考虑多种因素，提升施工人员的重视水平，合理化选择施工工艺，全面提升软土地基的施工强度与硬度，充分满足我国的公路建设要求。