復(fù)合地基加固軟基方案研討與效果分析

劉前瑞 陳強

摘要：文章以寧波市某濱海大道建設(shè)工程為例，介紹了采用復(fù)合地基加固軟土地基的設(shè)計方案，研究了復(fù)合地基四種樁體類型（長螺旋鉆孔壓灌樁、素混凝土樁、預(yù)制竹節(jié)樁及釘形雙向水泥土攪拌樁）的施工流程及質(zhì)量要求，并分析了不同樁體的優(yōu)缺點，最終確定采用長螺旋鉆孔壓灌樁方案?，F(xiàn)場實測結(jié)果表明：該方案能夠滿足路基沉降要求。

關(guān)鍵詞：復(fù)合地基;軟基加固;長螺旋鉆孔壓灌樁;沉降曲線

中圖分類號：U416.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI： 10. 13282/j. cnki. wccst.2019. 12. 010

文章編號：1673 - 4874（2019）12 - 0032 - 04

0 引言

近年來，隨著國家工程建設(shè)穩(wěn)步推進(jìn)，地基處理方法也日益成熟，復(fù)合地基作為地基處理的一種方式因具有諸多優(yōu)勢而被廣泛應(yīng)用。復(fù)合地基種類繁多，大體可分為水平向增強體復(fù)合地基（如鋪設(shè)土工織物、金屬材料、竹筋等形成的復(fù)合地基）和豎向增強體復(fù)合地基（如設(shè)置碎石樁[1]、混凝土樁[2]、CFG樁[3]等形成的復(fù)合地基），需要根據(jù)實際情況合理選擇復(fù)合地基形式。寧波市某濱海大道的建設(shè)，將成為通用機場順利通航的交通保障，但該工程軟土問題嚴(yán)峻，道路建設(shè)前需有效地解決。為此，本文針對工程現(xiàn)場條件，提出相應(yīng)方案，并對方案進(jìn)行分析研討，為今后同類工程提供參考。

1 工程概況

寧波市某濱海大道工程位于三門灣新區(qū)下洋涂單元內(nèi)，全長約3.1 km，寬42 m，為該單元首條市政主干路。

濱海大道工程建設(shè)前場地現(xiàn)狀為圍海造堤形成的灘涂地，西側(cè)分布有近期人工堆填的填土及施工臨時泥漿池，南側(cè)為濱海大道及新建海堤，北側(cè)為原海堤及力胡線。河道沿岸兩側(cè)均為自然人工土壩護(hù)坡，現(xiàn)狀穩(wěn)定性較好。道路沿線地勢總體較平坦，勘察期間測得地面高程為-0. 57～3.81 m，勘察施工環(huán)境條件一般。在勘探深度83. 00 m內(nèi)，地基上部以濱海相沉積層為主，下部以濱海相和內(nèi)陸相沖湖積地層為主。地勘報告中的土質(zhì)情況如表1所示。

由表1可知，1～4層屬含水量高、壓縮性高、土性強度低的軟弱土層，未經(jīng)地基加固處理，不能直接作為擬建道路天然地基持力層;5～9層屬中壓縮性、土性強度較高的硬土層，未經(jīng)地基加固處理，不宜直接作為擬建道路天然地基持力層;第10層屬低壓縮性巖層，可作為擬建道路天然地基持力層。

2 軟土地基設(shè)計方案

2.1 設(shè)計依據(jù)

根據(jù)對寧波市其他類似工程軟基處理方案及效果的探討，參考其工程經(jīng)驗，結(jié)合本項目地質(zhì)、氣象、水文等自然條件，依據(jù)《城市道路工程設(shè)計規(guī)范》（CJJ37 - 2012） （2016版）、《公路軟土地基路堤設(shè)計規(guī)范》（DB 33/T 904 - 2013）的規(guī)定，對本項目軟基處理方案進(jìn)行設(shè)計。

2.2 軟土處理方案

在考慮軟土各項物理力學(xué)指標(biāo)基礎(chǔ)上，結(jié)合軟土分布范圍、厚度、路基填土高度、工期及可操作性等因素，采用復(fù)合地基加固較為適合，即機動車道及中央分隔帶部分采用混凝土樁，其余部分采用水泥土攪拌樁。根據(jù)現(xiàn)有條件，道路中部機動車道部分的樁體類型可選性很大，可采用四種方案（見表2）。方案一地基加固如圖1所示。

3 樁體施工方案探討

3.1 長螺旋鉆孔壓灌樁

長螺旋鉆孔壓灌樁采用長螺旋鉆機鉆孔，鉆機達(dá)到設(shè)計深度后，通過空心鉆桿往孔內(nèi)泵壓混凝土，在泵壓混凝土的同時緩慢提升鉆機至地面。長螺旋鉆機鉆孔時能夠把樁周土擠密，密實的樁周土能夠與樁和褥墊層共同受力形成強度更高的復(fù)合地基，顯著提高地基承載力及剛度。

3.1.1 設(shè)計指標(biāo)

（1）樁徑為500 rrrn，采用C25水下混凝土;（2）樁頂現(xiàn)澆承臺，承臺尺寸為140 cmx 140 cmx 30 cm，承臺混凝土強度等級為C30;（3）路段樁長為20 m，樁頂5m范圍內(nèi)配筋;（4） -般路段采用3mx3m正方形布樁;（5）復(fù)合地基承載力≥120 kPa。

3.1.2 施工流程

對試樁試驗結(jié)果進(jìn)行分析后，采取有效措施調(diào)整混凝土配比及施工工藝，滿足要求后按以下步驟進(jìn)行大規(guī)模施工：施工放線定樁位一制作鋼筋籠一長螺旋鉆機鉆至設(shè)計深度一空心鉆桿泵壓混凝土的同時緩慢提升一起重設(shè)備吊裝并插入鋼筋籠一設(shè)備移位至下一樁位重復(fù)操作。

3.1.3 質(zhì)量要求

（1）樁身直徑應(yīng)嚴(yán)格控制，一般不應(yīng)超過樁長的3‰，且最大≤50 mm; （2）為確保樁體質(zhì)量，全樁混凝土實際用量不能少于設(shè)計用量;（3）混凝土澆筑完成后，嚴(yán)格按照施工前制定的施工規(guī)范及設(shè)計要求處理樁頂標(biāo)高和浮漿等情況;（4）必須嚴(yán)格按設(shè)計圖施工，尺寸、形狀都應(yīng)符合要求。

3.2 素混凝土樁

3.2.1 施工流程

（1）清表30 cm，按樁（帽）頂設(shè)計標(biāo)高整平場地;（2）按設(shè)計樁徑、樁長、間距進(jìn)行樁基施工;（3）樁體驗收合格后，進(jìn)行素混凝土樁承臺施工;（4）鋪設(shè)40 cm級配碎石墊層及鋼塑土工格柵;（5）按道路路基頂面設(shè)計高程回填塘渣。

3.2.2 質(zhì)量要求

（1）鋼塑土工格柵抗拉強度橫向應(yīng)≥80 kN/m，縱向應(yīng)≥100 kN/m，延伸率應(yīng)≤3%;（2）路基采用塘渣填筑，其中機動車道路路基塘渣厚度≥80 cm，非機動車道塘渣厚度≥60 cm，人行道塘渣厚度≥40 cm;（3）塘渣中石料強度≥1 5 MPa; （4）填方地段每層填土厚度≤30 cm且表面應(yīng)保持適當(dāng)干燥。

3.3 預(yù)制竹節(jié)樁

3.3.1 設(shè)計指標(biāo)

薄壁竹節(jié)樁采用強度等級為C60的混凝土澆筑，樁徑為400 mm，壁厚為60 mm。采用環(huán)氧樹脂加固化劑對樁接頭處進(jìn)行密封處理，確保無鋼質(zhì)部件外露，提高防腐性能，樁長布置同素混凝土樁一致。

3.3.2 施工流程

一般采用錘擊法或靜壓法將預(yù)制竹節(jié)樁打入指定樁位。本工程可選擇采用靜壓法施工，施工流程如下：清表整平→墊層壓實→樁位放樣→靜壓機就位→調(diào)整垂直度→靜壓第→節(jié)樁→起吊第二節(jié)樁→上節(jié)樁插桿對準(zhǔn)下節(jié)樁螺母孔一檢查垂直度一機械連接接樁→重復(fù)前面的壓樁工藝→檢查整樁質(zhì)量→開挖樁頂土→綁扎鋼筋、澆筑混凝土→鋪筑碎石墊層、整平壓實→報檢。

3.3.3 質(zhì)量要求

開始施工竹節(jié)樁前應(yīng)進(jìn)行試樁，終壓標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)根據(jù)設(shè)計要求、地質(zhì)條件及樁身強度綜合分析加以確定。對于在相同地質(zhì)段施工時出現(xiàn)的靜壓力異常情況（驟降或驟升等），必須立即暫停施工并報告監(jiān)理等相關(guān)人員，針對異常情況產(chǎn)生的原因采取有效處理措施之后才能繼續(xù)施工。預(yù)制竹節(jié)樁樁長通常會略長于設(shè)計長度，因此在施工結(jié)束后會有樁頭高出地面，應(yīng)采取保護(hù)措施以防施工機械碰樁而導(dǎo)致樁頭破損。在機械挖土施工過程中，為防止鏟斗碰樁而導(dǎo)致樁體破壞，應(yīng)謹(jǐn)慎控制鏟斗入土深度。此外場地還應(yīng)滿足竹節(jié)樁運輸車輛的通行要求，因運輸車輛荷載較大，場地可填筑0.5～1.0m的塘渣并壓實。

3.4 釘形雙向水泥土攪拌樁

釘形雙向水泥土攪拌樁是一種新樁型，在施工方法上也與傳統(tǒng)攪拌樁不同，近年來，越來越多軟土地基處理采用這項新技術(shù)。相比于傳統(tǒng)攪拌樁，釘形雙向水泥土攪拌樁能夠更加充分利用復(fù)合地基應(yīng)力傳遞規(guī)律，在克服傳統(tǒng)攪拌樁嚴(yán)重缺陷的同時，還保留了其優(yōu)點。

3.4.1 施工流程

在平整場地后，對樁點進(jìn)行定位、放線，按圖2所示，施工步驟如下：（1）攪拌機就位：攪拌機運送至樁位，垂直對中;（2）噴漿下沉：控制攪拌機向下切土并向孔內(nèi)噴漿，持續(xù)向下切土直到設(shè)計深度;（3）施工下部樁體：到達(dá)設(shè)計深度后改變內(nèi)、外鉆桿的旋轉(zhuǎn)方向，持續(xù)向土體內(nèi)噴水泥漿10 s以上;（4）提升攪拌：停止噴漿并操作攪拌機緩慢提升;（5）伸展葉片：伸展攪拌葉片并改變內(nèi)、外鉆桿的方向;（6）切土下沉：控制攪拌機向下切土并向孔內(nèi)噴漿，持續(xù)向下切土直到設(shè)計深度;（7）提升攪拌：停止送漿，改變兩組葉片旋轉(zhuǎn)方向，攪拌水泥土并緩慢提升攪拌機至地面;（8）完成單樁施工：關(guān)閉攪拌機，往下一個樁點重復(fù)操作。

3.4.2 質(zhì)量要求

（1）起吊機應(yīng)平整穩(wěn)固，導(dǎo)向架應(yīng)垂直于樁位，確保樁垂直度偏差≤1.0%，樁位偏差≤5 cm; （2）施工過程中應(yīng)對地面以下1～1.5 m范圍內(nèi)的樁體進(jìn)行二次噴漿攪拌;（3）為保證輸漿管內(nèi)有足夠的壓力，通常管道長應(yīng)≤60 m，并經(jīng)常檢查管線，防止出現(xiàn)漏漿或堵塞等情況;（4）為確保樁體質(zhì)量，全樁混凝土實際用量不能少于設(shè)計用量，并且還應(yīng)控制每米混凝土用量誤差≤5%。

4 軟基處理方案對比分析

四種方案都有其各自的優(yōu)點，現(xiàn)有設(shè)施和場地都能實現(xiàn)，在此，主要考慮經(jīng)濟性和時間效益。四種方案對比如表3所示。

由表3可知，四種樁體類型都可作為備選方案。其中長螺旋鉆孔壓灌樁、預(yù)制竹節(jié)樁與素混凝土樁的布置形式及樁長都基本相同，工程量基本無變化?？紤]到項目南側(cè)海堤結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，預(yù)制竹節(jié)樁由于實施過程中對土體擾動大，在本項目中不宜使用;素混凝土樁在試樁過程中由于成樁困難，質(zhì)量無法保證，本次方案中也予以排除;釘形雙向水泥土攪拌樁由于成樁工藝、處理深度等因素的影響，需重新調(diào)整樁間距，增加樁數(shù)量，因而導(dǎo)致工程量增加較多;長螺旋鉆孔壓灌樁每延米造價稍高，會造成建安費稍高。綜合考慮施工條件、施工質(zhì)量和總體造價等因素，最終選用長螺旋鉆孔壓灌樁。

5 沉降觀測數(shù)據(jù)分析

考慮到本項目作為區(qū)塊首條主干路，同時位置特殊，在項目建設(shè)時，同步實施了沉降數(shù)據(jù)監(jiān)測。見圖3。

隨機選取其中2組四個點數(shù)據(jù)，生成如下曲線（見圖4）：

通過對實測數(shù)據(jù)的分析，發(fā)現(xiàn)本工程道路工后沉降一般在2～3個月開始趨于穩(wěn)定，穩(wěn)定后數(shù)值均在14～18 cm以內(nèi)，滿足《公路軟土地基路堤設(shè)計規(guī)范》（DB 33/T 904- 2013）的相關(guān)要求。

6 結(jié)語

寧波市某濱海大道軟土地基特點突出，但工期緊張，且限制因素較多?；炷翗稄?fù)合地基成樁質(zhì)量較好、可控性高且施工工藝較為簡單，本項目予以采用。根據(jù)現(xiàn)場情況，本文重點介紹了可供比選的四種混凝土樁的施工流程及質(zhì)量要求，分析了四種方案各自的優(yōu)缺點，最終綜合考慮經(jīng)濟性、時間效益等因素采用長螺旋鉆孔壓灌樁。到目前為止，通過沉降觀測分析，沉降指標(biāo)滿足規(guī)范要求，路面結(jié)構(gòu)完整，軟基處理效果較好，可在地質(zhì)情況相似的其他項目中進(jìn)行推廣。

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作者簡介：劉前瑞（1988-），碩士，工程師，主要從事市政道路設(shè)計工作;

陳強（1982-），碩士，高級工程師，主要從事市政橋梁設(shè)計工作。