南昌市天祥南大道快速路工程軟基處理實(shí)踐

熊雪明

（南昌市城市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究總院，江西 南昌330038）

1 概 述

南昌是江西省的省會(huì)，位于長(zhǎng)江中下游，鄱陽(yáng)湖西南岸，是唯一一個(gè)與長(zhǎng)江三角洲、珠江三角洲和閩東南經(jīng)濟(jì)區(qū)相毗鄰的省會(huì)城市，具有承東啟西、連接南北的區(qū)位優(yōu)勢(shì)，有較強(qiáng)的產(chǎn)業(yè)輻射功能，是中部地區(qū)的經(jīng)濟(jì)、文化、交通、金融和商貿(mào)中心之一，是長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶重要的節(jié)點(diǎn)城市。

天祥大道是一條南昌市東翼重要的城市交通廊道，是城市總體規(guī)劃干線路網(wǎng)規(guī)劃中“五橫三縱”城市快速中的東二環(huán)快速路。為將南昌打造成為“帶動(dòng)全省發(fā)展的核心增長(zhǎng)極”，建設(shè)與現(xiàn)代化大都市相匹配的城市綜合交通系統(tǒng)，南昌市啟動(dòng)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東片區(qū)的瑤湖以南-羅家以東區(qū)域，項(xiàng)目北起洛陽(yáng)東路，經(jīng)南鋼北路、解放東路、新溪橋路、廣州路、朱橋東路，南至昌南大道，全長(zhǎng)約8 km。道路工程位置如圖1所示。

天祥南大道定位為南昌市東二環(huán)快速路，采用主輔路地面快速路形式修建，四塊板斷面形式，快、慢分行，主車道設(shè)計(jì)速度80 km/h，兩側(cè)輔道設(shè)計(jì)速度40 km/h。道路總寬66m，其中中央分隔帶寬4m，兩側(cè)快車道各寬12m（雙向六車道），兩側(cè)快慢分隔帶各寬6.0m，兩側(cè)慢車道各寬8.5m（機(jī)非混行，雙向四車道），兩側(cè)人行道各寬4.5m。道路標(biāo)準(zhǔn)橫斷面如圖2所示。

2 軟土地基

圖1 工程位置示意圖

圖2 道路標(biāo)準(zhǔn)橫斷面設(shè)計(jì)圖（單位：cm）

道路沿線路基大部分為填方路基，局部為挖方路基。沿線地表分布雜填土、素填土、耕植土和水塘溝渠底淤泥，下臥粉質(zhì)黏土、細(xì)砂、粗砂、圓礫、泥質(zhì)粉砂巖。

一般路基段路基修筑前，挖除地表種植物及其根莖；疏干路基范圍內(nèi)的地表積水，清除路基范圍內(nèi)的雜填土、素填土、耕植土和水塘溝渠底淤泥；清淤清表后碾壓原狀土至設(shè)計(jì)要求密實(shí)度后采用填砂路基分層填筑、碾壓路基，后鋪筑路面結(jié)構(gòu)。填方路基邊坡高度不大于8m時(shí)，邊坡坡率采用1∶1.5；填方路基邊坡高度大于8m時(shí)，上部8m邊坡坡率采用1∶1.5，8m以下邊坡坡率采用1∶1.75。挖方路基邊坡坡率采用1∶1；路基邊坡采用三維植被網(wǎng)防護(hù)。

ZK9+460～ZK10+220位于成片深水塘，水深約4m，淤泥深度0.5～6.5m。根據(jù)地勘資料，該淤泥、淤泥質(zhì)黏土層地質(zhì)描述為灰、青灰色，流塑至軟塑狀，黏性較好，切面較光滑，干強(qiáng)度和韌性中等，略具搖震反應(yīng)，含有機(jī)質(zhì)，具腐臭味，為高壓縮性土，分布于道路沿線溝、塘內(nèi)的表層。

根據(jù)項(xiàng)目的縱斷面設(shè)計(jì)和上述地質(zhì)情況，ZK9+460～ZK10+220段為高填方路基，平均填方高度約7m，最大填方高度約12m，且道路兩側(cè)用地為規(guī)劃城市建設(shè)用地，不適合建設(shè)橋梁以免影響用地開(kāi)發(fā)后的使用，故仍然以路基的形式通過(guò)水塘，但需要進(jìn)行軟基加固處理。

3 軟基處理方案的確定

淤泥、淤泥質(zhì)黏土軟基常用的加固處理方法有水泥土攪拌樁、高壓噴射注漿和CFG樁。根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)并結(jié)合該工程實(shí)際情況，確定采用高壓旋噴樁法進(jìn)行軟基加固處理。

高壓旋噴注漿法是在化學(xué)注漿法的基礎(chǔ)上，采用高壓水射流切割技術(shù)而發(fā)展起來(lái)的。高壓噴射注漿就是利用鉆機(jī)鉆孔，把帶有噴嘴的注漿管插至土層的預(yù)定位置后，以高壓設(shè)備使?jié){液成為20MPa以上的高壓射流，從噴嘴中噴射出來(lái)沖擊破壞土體。部分細(xì)小的土料隨著漿液冒出水面，其余土粒在噴射流的沖擊力、離心力和重力等作用下，與漿液攪拌混合，并按一定的漿土比例有規(guī)律地重新排列。漿液凝固后，便在土中形成一個(gè)固結(jié)體與樁間土一起構(gòu)成復(fù)合地基，從而提高地基承載力，減少地基變形，達(dá)到地基加固的目的。

根據(jù)噴射方法的不同，噴射注漿可分為單管法、二重管法和三重管法。

（1）單管法。單層噴射管，僅噴射水泥漿（見(jiàn)圖3）。

（2）二重管法。又稱漿液氣體噴射法，是用二重注漿管同時(shí)將高壓水泥漿和空氣兩種介質(zhì)噴射流橫向噴射出，沖擊破壞土體。在高壓漿液和它外圈環(huán)繞氣流的共同作用下，破壞土體的能量顯著增大，最后在土中形成較大的固結(jié)體（見(jiàn)圖4）。

圖4 二重管旋噴注漿示意圖

（3）三重管法。這是一種漿液、水、氣噴射法，使用分別輸送水、氣、漿液三種介質(zhì)的三重注漿管，在以高壓泵等高壓發(fā)生裝置產(chǎn)生高壓水流的周圍環(huán)繞一股圓筒狀氣流，進(jìn)行高壓水流噴射流和氣流同軸噴射沖切土體，形成較大的空隙，再由泥漿泵將水泥漿以較低壓力注入到被切割、破碎的地基中，噴嘴做旋轉(zhuǎn)和提升運(yùn)動(dòng)，使水泥漿與土混合，在土中凝固，形成較大的固結(jié)體，其加固體直徑可達(dá)2m（見(jiàn)圖5）。

圖5 三重管旋噴注漿示意圖

根據(jù)承建方的施工設(shè)備和南昌市其他類似工程的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，該工程軟基處理采用二重管高壓旋噴樁（見(jiàn)圖6）。根據(jù)現(xiàn)行《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》（JGJ 79—2012），進(jìn)行高壓旋噴樁的樁直徑、樁間距、單樁豎向承載力特征值、復(fù)合地基承載力特征值的計(jì)算。

圖6 高壓旋噴注漿機(jī)

（1）單樁豎向承載力特征值計(jì)算公式?！督ㄖ鼗幚砑夹g(shù)規(guī)范》（JGJ79—2012）式（7.1.5-3）：

（2）復(fù)合地基承載力特征值計(jì)算公式?！督ㄖ鼗幚砑夹g(shù)規(guī)范》（JGJ 79—2012）式（7.1.5-2）：

根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)過(guò)多次試算，結(jié)合施工設(shè)備，確定采用直徑為D=70 cm、樁間距為180 cm的梅花形布置樁，單樁豎向承載力特征值250 kN，地基加固處理后復(fù)合地基承載力特征值要求不小于130 kPa。

4 高壓旋噴樁軟基處理實(shí)施

4.1 施工技術(shù)參數(shù)控制建議

（1）高壓旋噴注漿的主要材料為水泥，宜采用強(qiáng)度等級(jí)不小于42.5級(jí)的普通硅酸鹽水泥，水泥漿液的水灰比為1.0左右。水泥用量理論值為320 kg/延米。

（2）可采用二重管法，注漿壓力為18～23MPa，提升速度小于15 cm/min，轉(zhuǎn)速小于16 r/min，噴射量60～70 L/min，壓縮空氣500～700 kPa。

（3）施工完畢，應(yīng)對(duì)樁基進(jìn)行檢驗(yàn)，檢驗(yàn)頻率大于1%，并不小于6點(diǎn)。

（4）樁基應(yīng)按照一定順序間隔施工。

4.2 施工質(zhì)量控制要點(diǎn)

（1）正式開(kāi)工前應(yīng)認(rèn)真做好試樁工作，確定合理的施工技術(shù)參數(shù)和漿液配比。

（2）旋噴過(guò)程中，冒漿量小于注漿量的20%為正?，F(xiàn)象，若超過(guò)20%或完全不冒漿時(shí)，應(yīng)查明原因，調(diào)整旋噴參數(shù)或改變噴嘴直徑。

（3）鉆桿旋轉(zhuǎn)和提升必須連續(xù)不中斷，拆卸接長(zhǎng)鉆桿或繼續(xù)旋噴時(shí)要保持鉆桿有10～20 cm的搭接長(zhǎng)度，避免出現(xiàn)斷樁。

（4）在旋噴過(guò)程中，如因機(jī)械出現(xiàn)故障中斷旋噴，應(yīng)重新鉆至樁底設(shè)計(jì)標(biāo)高后重新旋噴。

（5）制作漿液時(shí)，水灰比要按設(shè)計(jì)嚴(yán)格控制，不得隨意改變。在旋噴過(guò)程中，應(yīng)防止泥漿沉淀，濃度降低。不得使用受潮或過(guò)期的水泥。漿液攪拌完畢后送至吸漿桶時(shí)，應(yīng)有篩網(wǎng)進(jìn)行過(guò)濾，過(guò)濾篩孔要小于噴嘴直徑1/2為宜。

（6）在旋噴過(guò)程中，若遇到孤石或大漂石，樁可適當(dāng)移動(dòng)位置（根據(jù)受力情況，必要時(shí)可加樁），避免畸形樁或斷樁。

4.3 施工質(zhì)量要求

高壓旋噴樁的施工質(zhì)量要求見(jiàn)表1。

5 軟基處理效果

根據(jù)前述軟基處理方案，高壓旋噴樁單樁豎向承載力特征值250 kN，地基加固處理后復(fù)合地基承載力特征值130 kPa。

表1 高壓旋噴樁的施工質(zhì)量要求

軟基處理實(shí)施后，經(jīng)檢測(cè)和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析整理后，單樁豎向承載力特征值為276 kN，地基加固處理后復(fù)合地基承載力為145 kPa，滿足軟基處理設(shè)計(jì)方案的要求，同時(shí)預(yù)留了約10%的安全儲(chǔ)備。

天祥南大道快速路于2017年12月竣工運(yùn)營(yíng)，已建成通車快兩年。經(jīng)軟基處理段路基沉降觀測(cè)表明，軟基處理方案效果良好，路基沉降均在20mm之內(nèi)，滿足相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范和使用功能要求。

6 結(jié) 語(yǔ)

天祥南大道快速路的建成將為拉大城市框架、拓展城市空間、改善交通現(xiàn)狀、方便沿線單位車輛及居民出行、提高通行效率、完善合理的城市交通網(wǎng)絡(luò)體系、改善投資環(huán)境、打造南昌核心增長(zhǎng)極均起到非常積極的作用，使南昌市的城市建設(shè)步入良性和可持續(xù)發(fā)展的軌道。軟基處理是該項(xiàng)目成敗的關(guān)鍵性工程，經(jīng)過(guò)參建各方的共同努力、密切配合，圓滿完成了高壓旋噴樁軟基處理的關(guān)鍵工程，為天祥南大道快速路的全面建成通車奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。項(xiàng)目建成后得到了參建各方及社會(huì)各界的普遍好評(píng)（見(jiàn)圖7）。

圖7 天祥南大道建成圖