公路橋梁基礎(chǔ)施工中軟土地基施工的技術(shù)要點(diǎn)分析

劉連松

(北京公聯(lián)潔達(dá)公路養(yǎng)護(hù)工程有限公司， 北京 100070)

軟土地基是公路橋梁工程建設(shè)常見問題，尤其是橋梁基礎(chǔ)施工，如果未對軟土地基進(jìn)行處理而直接進(jìn)行施工，則將造成嚴(yán)重的質(zhì)量問題，甚至引發(fā)安全事故。因此，在正式施工前必須做好軟土地基處理。

1 工程概況

以某公路橋梁工程為例進(jìn)行分析。從該公路沿線地質(zhì)縱斷面圖可知看出，路線穿過厚度為5-15m的軟土區(qū)，在路線上連續(xù)分布，導(dǎo)致地基承載力無法滿足橋梁建設(shè)要求。橋梁建設(shè)區(qū)地基土為亞粘土與淤泥質(zhì)粘土，經(jīng)試驗(yàn)，其天然含水量在27%-39%范圍內(nèi)，主要呈軟塑狀，區(qū)域軟土平均厚度為14m，地基承載力為40kPa。對此，設(shè)計(jì)采用水泥土攪拌樁方法處理軟基，提高地基承載力。

2 軟土地基施工設(shè)計(jì)

以正三角形形式對攪拌樁進(jìn)行布置，樁長與樁徑分別為15m、0.5m，間距按1.0-1.4m進(jìn)行控制，樁孔布置如圖1所示。

圖1 樁孔布置

本工程所用水泥為325#礦渣水泥，按加固土體總質(zhì)量15%控制水泥摻入量，水灰比取0.5。成樁后，28d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度應(yīng)達(dá)到1.2MPa以上；1.4m、1.2m與1.0m三種樁體布置間距情況下的單樁復(fù)合地基承載力應(yīng)達(dá)到100kPa、130kPa和150kPa以上。

3 軟土地基施工

3.1 施工工藝

（1）開工前徹底清理作業(yè)區(qū)，清除所有雜物、垃圾與腐殖土。并對場地進(jìn)行平整，使攪拌機(jī)等設(shè)備可以正常行駛。

（2）開工前以設(shè)計(jì)圖紙為依據(jù)，確定邊線，然后以正三角形的形式布樁。在施工過程中，以樁位計(jì)算值為參考對樁位進(jìn)行實(shí)地測放，布置標(biāo)示樁。

（3）樁機(jī)借助自身行走系統(tǒng)到達(dá)定好的樁位，并布置塔架吊起樁機(jī)，為攪拌下沉做好準(zhǔn)備。

（4）樁機(jī)就位且檢查確認(rèn)無誤后，驅(qū)動(dòng)樁機(jī)，緩慢放松吊繩，使樁機(jī)沿導(dǎo)向架不斷切土下沉。按試樁時(shí)確定的下沉速度對實(shí)際下沉速度進(jìn)行控制，同時(shí)時(shí)刻檢查工作電流，要求控制在70A以內(nèi)。如果下沉速度較慢，應(yīng)使用輸漿系統(tǒng)向孔內(nèi)補(bǔ)充清水。

（5）根據(jù)加固土體總質(zhì)量15%控制水泥用量，水灰比取0.5。在樁機(jī)到達(dá)足夠深度后進(jìn)行水泥漿配制。

（6）當(dāng)鉆頭到達(dá)15m深度處時(shí)開始提升鉆頭進(jìn)行噴漿。在噴漿時(shí)，應(yīng)對水泥漿進(jìn)行持續(xù)攪拌，以免離析，同時(shí)對實(shí)際噴漿量進(jìn)行準(zhǔn)確記錄。

（7）在首次噴漿完畢后，再次下沉到指定深度，然后提升鉆頭開始補(bǔ)漿。在整個(gè)深度范圍內(nèi)，所有段落的補(bǔ)漿數(shù)量都采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制。補(bǔ)漿完成后，配制的水泥漿應(yīng)剛好用完。

（8）如中途因故施工停止，應(yīng)向攪拌桶中添加適量清水，并啟動(dòng)灰漿泵，對管內(nèi)沒有灌入的水泥漿進(jìn)行沖洗，以免在管內(nèi)凝固造成堵管，影響恢復(fù)正常后的施工。

（9）水泥漿均勻性主要和攪拌次數(shù)有關(guān)，次數(shù)越多越均勻，強(qiáng)度也越高，而這樣會延長施工周期。因此，應(yīng)找到兩者的平衡點(diǎn)，通過試驗(yàn)，將這一平衡點(diǎn)確定為攪拌20次。對于攪拌頭實(shí)際提升速度，可采用以下公式計(jì)算得出：

上式中，V表示攪拌頭實(shí)際提升速度，單位：m/min；h表示攪拌葉片有效寬度，單位：m，取0.05m；b表示攪拌軸和葉片之間的垂直夾角，單位：°，取0°；∑Z表示攪拌葉片總數(shù)量，單位：片，取4片；n表示攪拌頭轉(zhuǎn)速，單位：r/min，取47r/min；N表示單程攪拌次數(shù)，單位：10次/遍，取10次/遍。

將以上數(shù)值代入式（1）可得，攪拌頭實(shí)際提升速度為0.94m/min，施工中應(yīng)按此予以嚴(yán)格控制。

3.2 質(zhì)量控制

（1）開工前應(yīng)先進(jìn)行試樁，采用以上方法規(guī)范施工，收集各項(xiàng)工藝參數(shù)，包括單位時(shí)間輸漿量、鉆進(jìn)速度與提升速度等，為正式施工的現(xiàn)場控制提供參考依據(jù)。

（2）準(zhǔn)確控制鉆孔實(shí)際深度，確保穿過整個(gè)軟土層。

水泥漿配好后避免離析，漿液輸送應(yīng)連續(xù)，如果中途停漿，則應(yīng)至少重疊0.5m進(jìn)行接樁，停止時(shí)間超過3h時(shí)，應(yīng)視作廢漿進(jìn)行處理，不得繼續(xù)使用。

（3）下沉與提升的速度都應(yīng)按照試樁結(jié)果進(jìn)行嚴(yán)格控制，并且都不能超過1.0m/min。

（4）樁身垂直度允許偏差為1%，定樁后樁位允許偏差為50mm以內(nèi)，施工中據(jù)此進(jìn)行嚴(yán)格控制。

（5）對攪拌葉片直徑進(jìn)行定期檢查，若由于嚴(yán)重磨損而比設(shè)計(jì)要求小時(shí)，需及時(shí)進(jìn)行更換，以免影響攪拌效果。

（6）安排專人負(fù)責(zé)全程記錄，鉆孔深度與時(shí)間的記錄誤差分別不能超過10cm和10s。如果在施工過程中有異常情況發(fā)生，也要如實(shí)記錄，用于后續(xù)匯總分析，避免類似問題在其它樁位施工時(shí)再次發(fā)生。

3.3 取芯檢驗(yàn)

采用鉆孔的方法取得芯樣，對其均勻性與強(qiáng)度進(jìn)行檢驗(yàn)。在取得芯樣后，先觀察是否連續(xù)、均勻，檢查硬度是否滿足要求，然后制成試塊進(jìn)行強(qiáng)度測試。因樁存在一定不均勻性，所以取樣時(shí)水泥土易發(fā)生破碎，所得試件的實(shí)測強(qiáng)度低于真實(shí)值?；诖?，取芯時(shí)，必須保證技術(shù)及設(shè)備的可行性、先進(jìn)性，已取得完整、良好的原狀芯樣。此外，在強(qiáng)度檢測過程中，還應(yīng)根據(jù)芯樣完整程度，在設(shè)計(jì)強(qiáng)度的基礎(chǔ)上，乘以相應(yīng)的折減系數(shù)。

4 軟土地基施工效果

施工完成后，進(jìn)行單樁復(fù)合地基承載力試驗(yàn)，以此確定施工效果。本次試驗(yàn)主要使用錨樁反力裝置，荷載的施加由液壓千斤頂完成，根據(jù)油壓表的讀數(shù)通過換算確定并控制荷載大小，最大荷載取設(shè)計(jì)荷載2倍，共分9級進(jìn)行加載，第一次施加2級荷載。沉降在樁頂處分別布置兩臺數(shù)顯表進(jìn)行測量讀取。試驗(yàn)中，如果出現(xiàn)以下三種情況的一種，則停止加載：1）沉降實(shí)測值突然變大，承壓板四周隆起，且已有部分土體被擠出；2）承壓板沉降量的累計(jì)值達(dá)到或超過板體直徑10%；3）最大加載量超過2倍設(shè)計(jì)壓力。

通過實(shí)驗(yàn)可知，通過對水泥土攪拌樁方法的合理應(yīng)用，地基承載力從最初的40kPa提高到150kPa，效果十分顯著，符合設(shè)計(jì)與后續(xù)施工要求。

5 結(jié)論

（1）本工程橋梁建設(shè)區(qū)覆蓋約14m厚的軟土，初步檢驗(yàn)地基承載力僅為40kPa，無法滿足要求，必須進(jìn)行處理。根據(jù)工程實(shí)際情況，結(jié)合現(xiàn)有施工條件，決定采用水泥土攪拌樁方法。

（2）成樁后，經(jīng)取芯檢驗(yàn)確認(rèn)樁體均勻、完整，強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。說明本次施工所用工藝方法合理可行，質(zhì)量控制到位。

（3）完工后進(jìn)行單樁復(fù)合地基承載力試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明經(jīng)水泥土攪拌樁施工，地基承載力從最初的40kPa提高到150kPa，地基加固效果顯著。

（4）通過對軟土地基前期處理，大大降低了橋涵及通道下部基礎(chǔ)的早期沉降變形，延長了結(jié)構(gòu)的使用壽命。

[1]包磊.道路橋梁工程中軟土地基的施工處理措施分析[J].四川水泥,2017(10):17.