津晉高速公路路基施工中的軟土處理技術

唐建軍　宋金華

[摘要]津晉高速公路路基經過軟土路段采用粉噴樁加土工格柵復合處理，提高路基的穩(wěn)定性，降低了沉降量。經過四年多的交通運營，橋頭無明顯的下沉跳車現象，路基未出現塌方，滑坡等現象。粉噴樁加土工格柵復合處理軟土公路路基，明顯提高地基的承載力，效果顯著。

[關鍵詞]高速公路 軟弱土 粉噴樁 土工格柵

中圖分類號：TB1文獻標識碼：A文章編號：1671－7597（2009）0320069－02

津晉高速公路第一合同段處于南八里臺退海地地區(qū)，地下水豐富且埋藏淺。工程地質資料顯示，淤泥軟土分布面積較廣，該路段地基具有含水量高、強度低、壓縮性高及低滲透性的軟基特點。高速公路在經過該段的軟土地段時設計填高7米，局部填高8～9米。為確保其路基的穩(wěn)定，通過選取試驗區(qū)試驗研究，決定采用粉噴樁穿越軟基土層，粉噴樁施工完成，經檢驗合格后鋪設玻璃纖維土工格珊和填砂礫碎石墊層。上層和下層土工格柵間隔砂礫碎石20cm厚。土工格柵與砂礫碎石墊層壓實施工完成，再進行路基或橋臺填筑施工。

一、水泥粉噴樁的設計參數[1]

1. 樁徑。根據試驗，直徑取D＝500mm；

2. 樁長。打成穿淤泥層，一般3～9m，個別橋頭達11.5m（準確樁長參照地質資料并通過逐段試樁確定）；

3. 樁距。填方段軟基：1.5m×1.3m（排距），等腰三角形布置；橋頭20m以內；1.0m×1.3m（排距）；

4. 水泥摻入量。樁噴粉量50㎏／m（42.5普通硅酸鹽水泥），摻入比約15％；

5. 樁身強度。90d齡期無側限抗壓強度為1200Kpa；

6. 單樁允許承載力為130KN；

7復合地基承載力為240KN。

二、粉噴樁施工[2]～[5]

（一）施工工藝

1．粉噴樁施工程序

整平原地面→鉆機定位→鉆桿下沉鉆進→上提噴粉強制攪拌→復拌→提桿出孔→鉆機移位。

2．工藝性試樁

開工前先進行工藝試樁3～5根，其目的在于提供滿足設計要求噴粉量的各種操作參數。入管道壓力、灰罐壓力、鉆機提升速度、噴粉機轉速等。并驗證加固料的攪拌均勻程度及成樁質量，了解下鉆機、鉆機提升的阻力情況，并采用相應的措施，確保成樁質量。

（二）施工方法

1．對正樁位，調整鉆機機身平穩(wěn)，保證鉆桿的垂直度，啟動鉆機下鉆，待攪拌鉆頭接近地面時，啟動空壓機送氣，開始鉆進。

2．鉆到設計孔深時，關閉送氣閥門，噴送水泥加固料。

3．確認水泥加固料已到樁底時，提升攪拌鉆頭，為便于控制成樁質量，一般不得使用Ⅲ檔。

4．提升到設計樁頂標高時，停止噴粉。

5．打開送氣閥，關閉送料閥，但空壓機不要停機，攪拌鉆頭提升到樁頂時停止提升，在原位轉動2min，以保證樁頭均勻密實。

6．鉆頭再鉆到設計樁底，進行二次攪拌。

7．將攪拌鉆頭提出地面，停止主電機、空壓機，填寫施工記錄。

8．移動到下一個樁位。

（三）操作要點

1．機身調平以鉆桿是否垂直為依據，操作時以鉆錘吊線進行控制。

2．鉆頭鉆至設計深度時，應有一定的滯留時間，以保證加固粉料到達樁底。一般2～5分鐘。

3．進行噴粉或噴氣，當氣壓表的數值達到0.45Mpa時，管路可能堵塞，此時應停止噴粉，將鉆頭提出地面，切斷空壓機電源，停止送氣，查明堵塞原因，予以排除。

4．整個制樁過程一定要保證邊噴粉、邊提升連續(xù)作業(yè)。當空氣濕度大、粉體流動性差、噴氣壓力大、單位樁長噴粉量大時，應開通灰罐進氣閥，以對料罐加壓。如出現斷粉，應及時補噴，補噴重疊長度不小于0.5米。

5．粉體固化料入罐時必須過篩，以保證入罐固化劑粒徑最大不超過0.5cm，無紙屑石塊等雜物。

6．噴粉開始時，應將電子稱顯示屏置零，使噴粉過程在電子計量稱示下進行。噴粉時，記錄人員應隨時觀察電子稱的變化顯示，以保證各段噴粉均勻。

（四）施工組織

一臺粉噴樁設備為一個施工班組，每班組由9～10人組成，具體分工見表1。

三、玻璃纖維土工格珊施工[4]

（一）土工格柵的設置

粉噴樁施工完成，經檢查合格后，在路基地面40cm處鋪設底層土工格柵。底層土工格柵肋成橫向（垂直路基方向），上層土工格柵肋成縱向（順路基方向），兩肋搭接時用10號鐵絲捆綁牢固。

（二）土工格柵施工

1．場地平整：對準備鋪設地段的路基進行整平，局部不平或松散地段處理整平達到要求，以保持路基整潔。

2．測量放線：按設計樁號和寬度放出大樣，并用白灰劃出界限。

3．平鋪土工格柵：按撒好的灰線，開始鋪設，并鋪出灰線以外10cm。然后用Ф6鋼筋加工成U型卡，將兩邊固定，鋪設道路對面，寬度按邊線鋪好，每隔5.0m用U型卡固定，兩格柵搭接柵肋約6cm，并每隔3～4格柵縱肋用雙根10號鐵絲綁扎牢固。

（三）土工格柵施工要求

1．原地面必須整平，確保土工格柵形成整體，保證抗拉強度的最大值發(fā)揮，鋪設面的平整度控制在±10cm以內。

2．搭接長度不小于6cm。

四、質量控制及檢測

（一）粉噴樁質量控制

粉噴樁成樁應按試驗確定的技術參數進行，操作人員應隨時記錄壓力、粉噴量、鉆進速度、等有關參數的變化。并滿足下列表2要求：

1．嚴格控制噴粉標高，不得中斷噴粉，確保樁體長度；嚴禁在尚未噴粉的情況下進行提升鉆桿作業(yè)。

2．樁身根據設計要求在地面以下1／2～1／3樁長不小于5米的范圍內必須進行重復攪拌，使固化料與地基土均勻拌和；施工中發(fā)現噴粉量不足，應整樁復打，復打到噴粉量應不小于設計用量。噴粉中斷復打時，其重疊段應大于1米。

3．施工機具設備的粉體發(fā)送器必須配置粉料計量裝置，并記錄水泥的瞬時噴入量。

4．應控制重復攪拌時的提升和下沉速度，以保證加固深度范圍內每一深度均得到充分攪拌。

（二）土工格柵質量控制

1．上土時，應順著格柵的方向順序而上，不得在路基范圍內亂填亂上。

2．U型卡要嵌入土內至少5cm，以保證土工格柵穩(wěn)固。

3．為防地基不均勻沉降，搭接時要注意搭接寬度和鐵絲綁扎牢固。

（三）質量保證措施

1．開工前及時進行水泥土比例土樣試驗，確定每米的噴灰量，做3～5根工藝性試驗樁。根據試驗樁已掌握的各種置樁技術參數，如含灰量、鉆進速度、鉆桿提升速度等，試驗結果經監(jiān)理工程師批準后作為工程樁的施工依據，并及時向施工人員進行技術交底。

2．施工中根據要求召開質量專題會議，不得使用不合格的施工機具及不合格或失效的水泥。

3．控制鉆頭下沉和提升速度，保證加固范圍內每一深度都得到充分攪拌，嚴格按要求進行復拌。

4．隨時檢查施工記錄，對照施工工藝對每根樁進行質量評定，不合格的樁根據具體情況采取補救措施。

5．選取一定數量的樁體開挖，檢查樁體外觀質量、搭接質量和整體性。

（四）粉噴樁現場質量檢測

本工程采用了28d齡期全樁長抽芯取樣的檢驗方法，即對每批達到28d齡期成樁按1％進行抽芯檢驗，以了解全樁長的樁身結構及測定各樁段的強度。雖在時間和費用上花費較多，但對確保軟基處理質量起了重要作用。

抽芯開始時，使用單管普通鉆機在1／4樁徑處抽芯取樣（管徑89mm），發(fā)現芯樣擾動較大，采樣率低（0.6左右）。后改用XY-1型鉆機雙管軸芯取樣，對芯樣擾動小，采樣率達85％以上，較真實反映樁身結構狀況，對每樁芯樣提出檢驗報告并拍照片存檔。

（五）粉噴樁的質量控制標準

按照設計要求，樁身無側限抗壓強度為1200Kpa（90d強度），28d強度按標貫強度60％計為720Kpa?？紤]到含水量及攪拌不均勻等因素，其最小值按85％考慮，即不小于720×85％＝612Kpa（相當于標慣試驗的14擊），故檢測過程中按1%的樁數進行標慣抽檢，標準確定如下：

1．抽檢的最低標貫擊數大于14擊。

2．每批抽檢的各樁最低強度的平均值大于720Kpa（相當于標貫試驗的16.5擊）。

符合上述標準為合格，否則為不合格。對不合格樁，采取措施進行補強處理。

（六）處理效果

1．在本段軟基處理工程中，施工粉噴樁28486根／計190000m，其中粉噴樁處理橋頭路基8處／46000m（最大樁長11.5m），人工鋪土工格柵2500m2。在成樁28d后，由業(yè)主委托檢測單位抽芯285根，做標貫1995次。抽芯結果表明：粉噴樁樁體攪拌均勻，樁身連續(xù)，樁長符合設計要求。標貫最低N大于14擊，各樁最低擊數的平均值大于16.5擊，一般為20～25擊，符合設計要求。

2．本段路基經粉噴樁加土工格柵復合處理后，填筑路堤到設計標高，進行路面的底基層和基層施工。第二年的5月施工瀝青面層。根據通車二年來的沉降觀測資料顯示，路基沉降值僅為5cm。而在相同條件下，只進行粉噴樁處理（未使用土工格柵）的路基沉降達20.15cm。經本方法處理的8個橋頭，開放通車至現今沉降觀測結果，最大總沉降量為4.5mm，橋頭無明顯下沉跳車現象。

五、結語

1．根據施工中的分層沉降觀測資料。各層的沉降均達到了設計控制標準。

2．粉噴樁加土工格柵復合處理的地基后，因其土工格柵在填土中的又約束了顆粒的側向位移，降低了填方路基出現滑坡和塌方的可能性，增加了路基的穩(wěn)定性，減少地基沉降量，提高了地基的承載力。

3．粉噴樁使用水泥、粉煤灰或石灰等粉狀加固料，使其與原位軟土混合、壓密、通過一系列物理化學作用，使軟土硬化具有整體性、水穩(wěn)性和一定強度的柱狀加固土，并與原位軟弱土層組成復合地基[5]。在施工前的選取試驗區(qū)試驗研究中還發(fā)現，粉噴樁施工后隨著填土的完成，樁土應力分配達到平衡，樁土應力比最終穩(wěn)定在1～3.5范圍，明顯提高了地基的承載力。

4．本方法適用于強度低壓縮性高、排水性能差的軟土，尤其是8～20m深范圍內無理想持力層的軟土地基。

參考文獻：

[1]孫大全等，公路工程施工方法與實例[M].北京：人民交通出版社，2005.

[2]陳晨，巖土工程施工[M].北京：吉林大學出版社，2003.

[3]劉玉卓等，公路工程軟基處理[M].北京：人民交通出版社，2002.

[4]王洪江、符長青，公路工程施工組織設計編制手冊[M].北京：人民交通出版社，2005.

[5]徐平、夏唐代、辛公鋒，高速公路粉噴樁復合地基的現場試驗研究[J].施工技術，2006，(1)9-11.

作者簡介：

唐建軍，男，工程師，學士，從事施工技術管理工作；宋金華，女，工程師，學士，從事施工技術管理工作。