臨海公路軟基處理施工技術(shù)探討

黃志杰

（莆田市交通投資集團有限公司）

1 項目概況

1.1 工程概述

福建省普通國省干線公路聯(lián)十一線(莆田境)涵江江口至仙游楓亭段工程A2 合同段位于莆田市涵江區(qū)臨海的養(yǎng)殖水面上。路線全長3.0 公里，其中特大橋1414.4/1(米/座)、大橋106.08(米/座)、中小橋88.08/2(米/座)、涵洞3 道。采用主線一級公路，設(shè)計時速80km/h，路基寬度40m，橋梁單幅寬度17m。輔路為二級公路，設(shè)計時速40km/h，路基單幅寬度8.25m，橋梁單幅寬度8.5m。

1.2 地質(zhì)水文條件

工程沿線海邊灘涂屬海積平原地貌，地形較平緩，地面標高約1.2-6.1m。上覆有流塑狀淤泥，厚度9.1m-13m，屬于“高含水量、高液限，高孔隙比、低強度”類軟土，工程力學性質(zhì)極差等特點。

項目位于興化灣臨海，水位受海潮影響大，平均潮差高度達5m 以上，分潮振幅的比值F 均小于0.5，屬正規(guī)半日潮。

2 軟基處理系統(tǒng)的施工流程

本項目需軟基處理的段落占路線全長的46.38%。軟基處理方法為CFG 樁復(fù)合地基和擠密砂樁處理，由于CFG 是一種介于剛性與柔性之間的一種樁型，所以在橋臺過渡段采用CFG 樁復(fù)合地基處理，可以有效的防止橋臺處跳車現(xiàn)象，提高了安全性與舒適性，其他路段采用擠密砂樁處理。及后續(xù)的等載預(yù)壓、監(jiān)測與卸載。具體系統(tǒng)的施工流程圖如下：

3 各環(huán)節(jié)施工要點

按照施工工藝流程進行的施工過程，結(jié)合現(xiàn)場實際情況，對砂樁、CFG 樁復(fù)合地基處理、碎石砂加筋墊層、位移監(jiān)測、等載預(yù)壓、卸載等各個環(huán)節(jié)的施工要點進行重點分析。

3.1 砂樁

砂樁是一種常用的地基處理技術(shù)。一般用于擠密松散砂土、粉土、粘性土、素填土、雜填土等地基。采用砂樁進行處理時，采用等邊三角形的布設(shè)。樁間距在涵洞底部的為0.9m，涵洞與路基15m 過渡段為1.2m，一般路段為1.5m ，成孔直徑為50cm。

砂樁具體的施工工藝流程如下：準備施工→布置樁位→校驗樁位→制樁→檢驗→交工驗收。

現(xiàn)場砂樁施工

其作用主要起置換作用，并具有豎向排水通道，通過等載預(yù)壓可明顯縮短淤泥的固結(jié)時間，對地基的承載力也有一定的補強作用。

為保證現(xiàn)場作業(yè)安全及施工質(zhì)量，施工要點有：

1、在成樁機械及下料區(qū)域用隔離帶隔離，并設(shè)安全警示標牌；有占用施工便道的情況時，需提前另設(shè)便道通行，并設(shè)有指示標志。

2、嚴格按設(shè)計樁長、樁徑、樁間距、砂灌入量以及試驗確定的樁管提升高度和速度、懸振時間、電機的工作電流等施工參數(shù)進行施工，確保擠密均勻和樁身的連續(xù)性。

3、保證起重設(shè)備平穩(wěn)，導(dǎo)向架與地面垂直，且垂直偏差不應(yīng)大于1.0%，成孔的中心與設(shè)計樁位偏差不應(yīng)大于50mm，樁徑偏差控制在20mm 以內(nèi)。

4、控制留振時間10～20s，拔管速度1.5～3.0 m／min，樁底高程偏差不大于10cm。

5、根據(jù)成樁試驗充盈系數(shù)不小于1.35，單樁砂灌入量q=0.265*h（h 為實際施打樁長）控制。

6、本工程軟土地基處理方式有兩種，擠密砂樁及CFG 樁，考慮到二者作用原理的不同，擠密砂樁應(yīng)在CFG 樁之前施工。

3.2 CFG 樁

CFG 樁即水泥粉煤灰碎石樁由碎石、石屑、粉煤灰，摻適量水泥加水拌和，適用于粘性土、粉土、素填土等。用各種成樁機制成的具有可變粘結(jié)強度的樁型，樁、樁間土和褥墊層形成復(fù)合地基。按等邊三角形對CFG 樁進行布設(shè),樁直徑為50cm,樁身強度為C20, 樁體穿透軟土層進入卵石層不小于1.0m，樁頂設(shè)置120x120x20cm 的正方形樁帽。

CFG 樁復(fù)合地基施工工藝：樁機就位、調(diào)平→鉆孔至設(shè)計高程→泵送混合料→拔管、灌注至樁頂設(shè)計高程→移機→插入鋼筋→清理樁間土、鑿除樁頭→澆筑樁帽→鋪設(shè)褥墊層。

現(xiàn)場CFG 樁長螺旋施工

其作用是利用樁、樁間土和褥墊層形成復(fù)合地基將上部荷載直接傳遞到深部地基，由于成樁的擾動作用會使土體內(nèi)產(chǎn)生超孔隙水壓力，剛施工完的CFG 樁是一個良好的排水通道，孔隙水將沿著樁體向上擠密。

為保證現(xiàn)場作業(yè)安全及施工質(zhì)量，施工要點有：

1、在施工活動區(qū)域用隔離帶隔離，并設(shè)安全警示標牌；有占用施工便道的情況時，需提前另設(shè)便道通行，并設(shè)有指示標志。

2、控制樁體的垂直度偏差不能超過1.5%，同時要保證樁位偏差比50mm 小。

3、按要求對地質(zhì)、鉆進電流進行控制，確保樁體進入持力層不小于設(shè)計長度。

4、混合料嚴格按試驗配合比要求控制，坍落度控制在160mm～200mm；每根樁的投料量不少于設(shè)計灌注量。

但現(xiàn)在最讓我遺憾和慚愧的是，不能陪伴在他們身邊，遠隔千里，只能通過電話問候他們，囑咐他們，注意保養(yǎng)身體……

5、路基與橋梁銜接段（長30m）采用CFG 樁過渡，應(yīng)待CFG 樁施工完后，才可進行橋臺樁基施工，順序不能顛倒。

6、路堤下CFG 樁施工時，直接灌注至地表；構(gòu)筑物基礎(chǔ)下停漿面應(yīng)高于設(shè)計標高500mm，確保預(yù)留樁頭的長度。

7、注意樁身材料配合比、提鉆速度、成孔深度、混合料的灌入量等，進行認真記錄。

8、每臺機械應(yīng)一天做混合料（或混凝土）試塊一組（3 塊，邊長為150mm的立方體），標準養(yǎng)護，測定28 天強度。

3.3 碎石砂加筋墊層

碎石砂加筋墊層是設(shè)置于砂樁與CFG 樁樁頂上的50cm 結(jié)構(gòu)層，且夾兩層雙向鋼塑復(fù)合土工格柵。組成由碎石砂，其中碎石占70%，直徑2～4cm；砂30%，其中的泥量要小于5%。采取雙向鋼塑復(fù)合土工格柵材料，其整體的強度要大于80kw/m，小于3%的變形率。采用聚乙烯對格柵實施保護，整體的厚度以1mm 最為合適。

現(xiàn)場鋪設(shè)碎石砂加筋墊層

其作用為在預(yù)壓荷載作用下的橫向排水通道，在CFG 樁段其與樁、樁間土形成復(fù)合地基能調(diào)整樁土應(yīng)力比，充分發(fā)揮樁的作用。

為保證現(xiàn)場作業(yè)的施工質(zhì)量能達到預(yù)期效果，需注意的要點有：

2、當完成了土工格柵的鋪設(shè)需要快速的實施填土，不可以讓土工格柵進行較長時間的太陽直射。

3、在對土工格柵填土時，其中的粒徑直徑不可以超過6cm，因為過大的顆粒會使得土工格柵被穿透、擊破。

3.4 等載預(yù)壓

在路基施工到路槽底后，將路面及車輛荷載換算成重量荷載，對軟土地基進行等載預(yù)壓，預(yù)壓期指從施工靜載結(jié)束后等待沉降所需的時間。本項目根據(jù)自然條件考慮，砂樁預(yù)壓路段為6 個月，CFG 樁預(yù)壓路段為3 個月。

等載預(yù)壓

其作用是通過堆載預(yù)壓作用，加速軟基的沉降過程，促使軟土地基得到充分排水、固結(jié)、壓密，以提高地基強度，減少在使用荷載作用下產(chǎn)生的工后沉降量。

為保證現(xiàn)場作業(yè)的施工質(zhì)量能達到預(yù)期效果，在預(yù)壓加載過程中需注意的施工要點有：

1、填筑時間要比地基抗剪強度增長固結(jié)時間大。

2、當填筑高度小于極限填土高度前，填筑速率可按15～30cm /天。

3、填土高度大于極限填土高度后，每填0.25m 一層間隔不少于7 天，每填1m高度應(yīng)停載1 個月。

4、施工中應(yīng)嚴格控制填土速率，以路堤沉降及觀測數(shù)據(jù)為主，防止路堤失穩(wěn)。

5、預(yù)壓期沉降后應(yīng)及時補加荷載，以免引起增加工后沉降量。

3.5 監(jiān)測

3.5.1 監(jiān)測的目的及作用

1、監(jiān)控整個施工過程中路基的穩(wěn)定性，控制填土速率。

2、推測工后沉降，確定開始鋪筑路面的時間。

3、了解在新增荷載作用下，路基下臥土層附加應(yīng)力變化情況。

3.5.2 監(jiān)測的內(nèi)容

1、水平位移樁觀測：監(jiān)控施工過程中路基整體穩(wěn)定性。

2、沉降盤：觀測路基沉降規(guī)律和路堤穩(wěn)定性的監(jiān)控。

3.5.3 監(jiān)測點的布置

每100m 進行縱向觀測斷面設(shè)置，設(shè)置3 個觀測點對沉降進行實時的檢測，分別是路堤兩側(cè)以及中心位置；當在一些預(yù)壓施工高度以及遠遠高于極限的位置，需要每50m 就設(shè)置一個觀測點；針對于那些大于30m 跨度的結(jié)構(gòu)物兩端需要設(shè)置觀測點，在其相鄰路堤段位置也行該設(shè)置觀測點，針對于那些小于30m 跨度的結(jié)構(gòu)物只需要在一端布設(shè)觀測點。

監(jiān)測點的布置與記錄

3.5.4 監(jiān)測頻率

加載施工監(jiān)測頻率表

時 間 沉降板 水平位移樁 施工期間（極限填土高度之前） 1 次/層 1 次/層 施工期間（極限填土高度之后） 1 次/天 1 次/天 臨時中斷施工或加載間隙期（間隙期超過1 個月后） 1 次/3 天（1 次/3 月） 1 次/3 天（1 次/3 月） 加載第一個月內(nèi) 1 次/3 天 1 次/3 天 加載第二個月至第三個月內(nèi) 1 次/7 天 1 次/7 天 加載第四個月至預(yù)壓期末 1 次/15 天 1 次/15 天

3.5.5 監(jiān)測標準及要求

1、路堤在填筑過程中，若中心沉降速率大于10～15mm/d，或側(cè)向位移大于5mm/d 以及邊部日沉降量大于中心沉降量時，標志著不穩(wěn)定狀態(tài)的出現(xiàn)，應(yīng)立即停止加載，并通知各有關(guān)單位采取措施，做出相應(yīng)的調(diào)整。

2、當每一級加載成功之后，還要在對其進行相應(yīng)的觀測，當該層級充分達到穩(wěn)定狀態(tài)后，方可實施下一級加載。

3、監(jiān)控資料要求當天整理及時分析地基的穩(wěn)定性，如果分析結(jié)果表明地基出現(xiàn)異常，必須立即采取相關(guān)措施保證路堤的穩(wěn)定。

3.6 卸載要求

當預(yù)壓期末沉降速率連續(xù)兩個月都小于5mm/月，同時推算的工后沉降小于設(shè)計容許值后，方可卸載并開始鋪筑路面結(jié)構(gòu)底基層。

路基橫斷面上某點的工后沉降等于路基該點在現(xiàn)有固結(jié)壓力狀態(tài)下基準期內(nèi)的總沉降減去該點在先前各固結(jié)壓力下經(jīng)歷的固結(jié)沉降之和。（地基沉降量計算采用分層總和法，主固結(jié)沉降量采用e-p 曲線法計算，總沉降量計算采用沉降系數(shù)修正法，沉降系數(shù)Ms 取值為1.1～1.6）。工后沉降容許值：路基不大于30cm，涵洞不大于20cm，橋梁臺后不大于10cm，其相鄰沉降差異引起的縱坡變化應(yīng)控制在0.4%以內(nèi)。

4 總結(jié)

公路建設(shè)過程中，軟基處理的質(zhì)量直接影響著公路建設(shè)質(zhì)量的好壞。軟基處理是臨海項目建設(shè)必須要解決的主要問題。本文結(jié)合實際項目對軟基施工過程中的各個環(huán)節(jié)進行探討分析，采取了CFG 樁復(fù)合地基和擠密砂樁等地基處理方法，有效地改良了臨海軟土地基的承載力。此軟基處理施工技術(shù)為類似地質(zhì)條件選用合理的軟基處理方式提供一定的施工經(jīng)驗借鑒。