市政道路不良地質(zhì)及特殊性巖土地基處理技術(shù)研究

王賡

（中鐵十七局集團建筑工程有限公司，山西太原030000）

0 引言

對不良地質(zhì)進行地基處理，目的是減少地基的不均勻沉降，提高地基的穩(wěn)定性和承載力，以及消除特殊地區(qū)形成的濕陷性、凍脹性。二七區(qū)紫云路等21 條道路工程不良地質(zhì)形成的主要原因是過去一段時間，由于挖土燒磚遺留了大小不一的土坑，在后期被陸續(xù)傾倒的各類垃圾填滿，垃圾種類主要包括建筑垃圾、生活垃圾及腐殖土。不同回填材料導(dǎo)致基礎(chǔ)形成淤泥、淤泥質(zhì)土、飽和黏性土、飽和粉土等不同地質(zhì)，層狀分布復(fù)雜，層間力學(xué)性質(zhì)相差極大。尤其是淤泥質(zhì)土，由于其含水量高、壓縮性高，未經(jīng)處理直接進行上部施工，極易造成土體失穩(wěn)、管道拉裂、道路塌陷等嚴重后果。

根據(jù)各條道路本身地質(zhì)的不同需要、不同的處理方式，換填法和樁基礎(chǔ)復(fù)合地基是市政道路使用較多的軟土地基處理工藝。換填法是通過將表面不良土層挖除，換填成具有良好壓實性質(zhì)的土，從而達到改良基礎(chǔ)承載力的目的，換填法在處置軟土層較淺的地質(zhì)時，具有施工簡單、成本較低的優(yōu)點，但遇到軟土層較厚的情況時，換填施工難度增大、危險性加高、清運數(shù)量隨兩側(cè)放坡也急劇增加，導(dǎo)致?lián)Q填法不再適宜。樁基礎(chǔ)復(fù)合地基是通過在天然地基中按照一定間距增加樁基礎(chǔ)，形成由樁基、樁間土、褥墊層共同承受上部荷載。復(fù)合地基施工時，不僅要考慮樁體承載力，更重要的是考慮成樁工藝對周圍土體的影響，根據(jù)施工位置和地質(zhì)條件狀況，本標段通過CFG 樁對地基進行加固，提高不良地質(zhì)土層的復(fù)合承載力。二七區(qū)紫云路等21 條道路工程項目通過反復(fù)試驗，總結(jié)出不同施工環(huán)境對應(yīng)的施工工藝，達到提高工效和施工質(zhì)量的目的。

1 工程概況

該項目工程名稱為二七區(qū)紫云路等21 條區(qū)代建市回購道路建設(shè)工程（第二標段），項目范圍包括二七區(qū)紫云路等11 條市政道路，線路總長16.93km。主要施工內(nèi)容為道路工程、雨水工程、污水工程、交通工程、照明工程、綠化工程、電力土建工程。需要地基處理的道路主要集中在琴韻路、望月路以及合展路3 條道路。

琴韻路起點處雜填土埋深較淺，主要是建筑垃圾。建筑垃圾為拆遷廢墟，含大量大塊混凝土塊、鋼筋等，位于設(shè)計標高線以下1～5m。

望月路起點處雜填土埋深較深，最深處約27m。雜填土主要包括建筑垃圾、生活垃圾及素土，分布不均勻。其中生活垃圾含量從10%～50%不等，主要包括碎布條、塑料袋、碎木屑、腐殖質(zhì)等；建筑垃圾主要包括碎磚塊、混凝土塊、水泥塊等。

合展路雜填土廣泛分布，起點處、終點處建筑垃圾堆積如山，最深處位于設(shè)計標高線以下8m。雜填土以粉土為主，含大量石子、碎磚塊、大塊混凝土塊、鋼筋等建筑垃圾，局部含少量生活垃圾，成分極其復(fù)雜。中段原為沖溝，后經(jīng)雜填土、素填土一層一層填至現(xiàn)有標高。該段雜填土普遍厚度大于10m，局部可達17m，成分以粉土為主，含碎石子、碎磚塊、煤碎石等，局部含約10%生活垃圾，該段雜填土為荒地，少有人至，成分復(fù)雜，孔隙間距較大，因此壓實度較差，鉆進時易塌孔。

2 地基處理的方案

該項目選擇采用換填法、長螺旋鉆孔內(nèi)泵CFG樁、振動沉管CFG 三種工藝，根據(jù)地質(zhì)條件及周邊情況，選擇不同的工藝類型或組合施工。

2.1 適用范圍

換填法適用于雜填土較淺且周邊有足夠空地的情況，其工藝簡單、工期最短、造價最低。

長螺旋鉆孔內(nèi)泵CFG 樁適用于黏性土、粉土、砂土、素填土、中等密實以上的砂土。由于長螺旋CFG樁屬于排土成樁工藝，其噪聲低、無振動、施工效率高、成樁質(zhì)量好，對樁間土的強度破壞小，但遇到松散飽和粉土、粉細砂時，葉片剪切作用導(dǎo)致的能量積累使土體發(fā)生液化，使臨近未凝固樁體內(nèi)混凝土突然下落，導(dǎo)致因竄孔而對成樁質(zhì)量形成影響。

振動沉管適用于黏性土、粉土，淤泥質(zhì)土、人工填土及松散砂土，尤其適用松散的粉土、細砂。由于振動沉管屬于非排土成樁工藝，該工藝對軟土的處理效果好，在擠密同時可消除其液化效果，增加側(cè)向摩阻力，但由于振動產(chǎn)生嚴重的噪聲污染，且在飽和黏性土施工時，容易造成地表隆起從而導(dǎo)致拉斷已有成樁[1]。

2.2 工藝選擇

2.2.1 琴韻路

琴韻路雜填土埋深小于5m，且含大量大塊混凝土塊、鋼筋等建筑垃圾，采用換填法是最簡單經(jīng)濟的施工方法。

設(shè)計標高線以下雜填土厚度小于3m 時按1∶1 坡率開挖，厚度大于3m 按1∶1.25 坡率開挖。雜填土土方開挖應(yīng)自上而下進行，不得亂挖超挖，嚴禁掏底開挖；同時注意避免雨季施工，施工時應(yīng)做好臨時排水設(shè)施，避免雨水沖刷坡面?；靥钸x用級配較好的礫類土、砂類土等粗粒土作為填料并分層碾壓，保證基礎(chǔ)穩(wěn)定性；同一層回填選用同一性質(zhì)填料，避免不均勻沉降。

2.2.2 望月路

望月路雜填土埋深較深，最深處約27m，道路西側(cè)為已入住的樓盤，東側(cè)為正在建設(shè)的樓盤，不具備兩側(cè)放坡開挖的條件，且深度太深，采用換填開挖難度大、費用高。振動沉管工藝噪聲污染嚴重，居民區(qū)附近使用受限，且該路段為飽和黏性土，振動沉管CFG樁在其振動擠土過程中，易造成地表隆起拉斷附近已有成樁。長螺旋鉆孔內(nèi)泵CFG 樁施工時具有噪聲小、施工速度快的優(yōu)點，在該路段施工優(yōu)勢明顯，其原理是將下方不良地質(zhì)土層采用螺旋葉片運送出孔內(nèi)，不對周圍地表進行擠壓。

望月路采用小葉片長螺旋鉆成孔跳打工藝。該工藝中，小葉片長螺旋鉆成孔可減少葉片對土體干擾，采用跳打方式減少剪切能量的積累，極大程度減少土體液化。施工過程中嚴格控制日成樁數(shù)量，每排樁隔2 打1，相鄰兩排樁施工間隔時間不少于3 天。

2.2.3 合展路

合展路雜填土分兩種情況：第一種為起點處和終點處，該處雜填土厚度最深處為8m，其中0～3m 處含大量石子、碎磚塊、大塊混凝土塊、鋼筋等建筑垃圾，以及3～8m 處以粉土為主，混合少量生活垃圾；第二種為中段，雜填土厚度10～17m，成分以粉土為主，含碎石子、碎磚塊、煤碎石等，局部含約10%生活垃圾。

第一種情況下，由于上層雜填土主要是粉土與建筑垃圾混合，下層為粉土與生活垃圾混合，CFG 樁施工時需先通過建筑垃圾層。因為兩種工藝的CFG 樁均難以穿透硬土層，遇到該類地質(zhì)時需要其他設(shè)備進行引孔，施工效率低、成本高。但該層埋深較淺，可先對上層土進行挖除換填，分層碾壓至褥墊層底標高，在回填后作業(yè)面采用長螺旋CFG 樁施工。

第二種情況下，地基基礎(chǔ)為松散飽和粉土、粉細砂與飽和黏性土交替出現(xiàn)。在松散飽和粉土、粉細砂底層，長螺旋鉆孔內(nèi)泵CFG 樁施工時，其葉片剪切作用導(dǎo)致能量積累使土體液化，使樁周土喪失對剛澆筑尚未凝固樁體混合料的側(cè)向約束能力而向外擴散，易產(chǎn)生竄孔現(xiàn)象。在飽和黏性土底層，振動沉管CFG 樁在振動擠土過程中，又易造成地表隆起拉斷附近已有成樁。故該路段同時采用兩種施工工藝，進行聯(lián)合施工。兩種工藝同時使用時，先采用振動沉管CFG 樁跳打，后采用長螺旋鉆孔內(nèi)泵CFG 樁補空。振動沉管施工可將松散土體進行擠密，提高樁間土密實性，同時跳打方式可避免振動沉管工藝造成的地表隆起導(dǎo)致拉裂附近已有成樁現(xiàn)象；后施工的長螺旋鉆孔內(nèi)泵CFG 樁，已成孔樁基混合料對周圍土體起到加固作用，避免長螺旋CFG 樁施工時，因周圍土體液化、喪失抗剪強度而導(dǎo)致發(fā)生竄孔現(xiàn)象。

3 CFG 樁施工的注意事項

3.1 長螺旋鉆孔內(nèi)泵CFG 樁施工的注意事項

其一，遇到松散飽和粉土、粉細砂地層時，采用隔樁跳打，并采用低坍落度混合料。

其二，灌注過程中保證混合料質(zhì)量和供應(yīng)速度，避免堵管現(xiàn)象。

其三，樁底位于松散底層時，需改變閥門結(jié)構(gòu)，避免混合料無法入孔。遇到淤泥或淤泥質(zhì)土?xí)r，拔管速度要相應(yīng)減慢。

3.2 振動沉管CFG 樁施工的技術(shù)要點

其一，出現(xiàn)較厚軟土地層時，采用靜壓振拔技術(shù)，即沉管過程中依靠振動錘自身重力進行壓管作業(yè)，不啟動振動錘，以減少對地基土的擾動，拔管過程中啟動振動錘，以達到密實混合料的目的。

其二，灌注過程中控制拔管速率，拔管速度太快容易因混凝土不密實導(dǎo)致縮頸和斷樁，而拔管速度太慢容易因過振導(dǎo)致混合料離析、骨料堆積現(xiàn)象。正常灌注過程中，除剛啟動時對首批混凝土留振5～10s外，后續(xù)拔管過程不再留振。

其三，飽和軟土地質(zhì)成樁，因其振動力較小，連續(xù)成樁易產(chǎn)生新打樁擠壓已打樁，導(dǎo)致嚴重的縮頸或斷樁現(xiàn)象，應(yīng)采用跳打方式。

其四，飽和松散粉土地質(zhì)成樁，因其擠密效果好，跳打使沉樁難度加大，應(yīng)采用從中心向外推進或一側(cè)向另一側(cè)推進的方式。

其五，沉管拔出后，對樁頂部分混合料進行振搗，防止出現(xiàn)樁頂混合料不密實的現(xiàn)象。

4 結(jié)語

隨著城鎮(zhèn)化發(fā)展的快速推進，施工中將遇到越來越多的復(fù)雜地質(zhì)，雖然地基處理方式有很多種類，但每種處理方式均有其不足之處，如施工速度慢、環(huán)境污染嚴重、施工成本高、成樁質(zhì)量難以保證等等。如何達到節(jié)約投資、施工方便、質(zhì)量合格的目的，需要結(jié)合擬建項目土體組成及力學(xué)性能等情況，選用合理的施工工藝，實現(xiàn)良好的社會效益。