長(zhǎng)湖申大橋路基工程軟基處理技術(shù)措施分析

方文興 傅建國(guó)

摘 要：軟土地基處理對(duì)道路工程質(zhì)量與后期的道路使用壽命具有直接影響。橋頭軟基又是軟土地基處理的重點(diǎn)，直接影響到后期橋臺(tái)和相鄰路堤的穩(wěn)定性。本文對(duì)長(zhǎng)湖申大橋橋頭軟基處理方法進(jìn)行研究，分析橋頭軟基施工時(shí)的沉降問(wèn)題，提出以水泥攪拌樁+泡沫砼輕質(zhì)路堤的方式對(duì)軟基進(jìn)行處理，并提出了優(yōu)化技術(shù)措施的方法策略，為相關(guān)參建單位類似問(wèn)題處理提供一些參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：橋梁;路基工程;軟弱地基;處理技術(shù)

1 大橋工程概況

長(zhǎng)湖申大橋橋?yàn)楹菔心咸a(chǎn)業(yè)集聚區(qū)湖山大道第2標(biāo)段控制性節(jié)點(diǎn)工程，全橋全長(zhǎng)574 m，配跨為2×25+3×20+（84+140+84）+6×25 m，橋?qū)?9 m，設(shè)計(jì)為雙向六車道。其中主橋全長(zhǎng)308 m，采用84+140+84 m預(yù)應(yīng)力混凝土懸澆箱梁矮塔斜拉橋結(jié)構(gòu)，引橋采用預(yù)應(yīng)力混凝土小箱梁，下部采用實(shí)體墩、柱式墩、臺(tái)，鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。主要工程數(shù)量有鉆孔灌注樁106根、墩柱54根、墩身2個(gè)、蓋梁及臺(tái)帽26榀、主塔2座以及斜拉索48根等。

2 軟土地基路段現(xiàn)狀分析

2.1 水泥攪拌樁施工

K4+090～K4+145段和K4+360～K4+415段位于木家漾大橋兩端，處于橋梁與路基交界處，土層地質(zhì)條件較差，局部分布厚層淤泥質(zhì)土，為防止出現(xiàn)“橋頭跳車”的質(zhì)量病害，該段采用打設(shè)水泥攪拌樁的方式進(jìn)行軟土地基處理，樁徑50 cm，樁間距為1.2 m～1.4 m，樁長(zhǎng)10 m，總長(zhǎng)度為47 580 m。

2.2 泡沫砼輕質(zhì)路堤施工

K9+612～K9+677段和K10+245～K10+310段位于長(zhǎng)湖申大橋兩端及過(guò)渡段處，換填厚度為1.5 m～2.5 m，泡沫砼方量合計(jì)1.1萬(wàn)m3，其施工質(zhì)量直接影響橋梁與路基連接處的路堤質(zhì)量。

3 軟基處理技術(shù)措施

軟基處理施工是本工程路基施工的重點(diǎn)，特別是木家漾大橋和長(zhǎng)湖申大橋橋頭段軟基處理，分別采用水泥攪拌樁和泡沫砼換填施工，為避免出現(xiàn)不均勻沉降和橋頭跳車等質(zhì)量病害，針對(duì)水泥攪拌樁和泡沫砼換填施工采取以下措施：

3.1 水泥攪拌樁

3.1.1 施工準(zhǔn)備工作

場(chǎng)地清理：水泥攪拌樁施工前首先保證施工場(chǎng)地清淤到位并回填一定厚度的素土以保證能夠滿足施工機(jī)械作業(yè)，并挖出一條臨時(shí)邊溝做好排水工作。

布樁圖：水泥攪拌樁共有兩段，樁號(hào)為K4+090～K4+145和K4+360～K4+415，分別位于木家漾大橋橋頭，平面上采用等邊三角形布置，樁徑0.5 m，樁長(zhǎng)平均10 m，其中K4+090～K4+110與K4+395～K4+415段樁間距為1.4 m，K4+110～K4+145和K4+360～K4+395段樁間距為1.2 m，應(yīng)注意留出橋臺(tái)灌注樁的位置，水泥攪拌樁與灌注樁的凈距應(yīng)大于1 m，根據(jù)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求，進(jìn)行水泥攪拌樁平面位置布置。

測(cè)量放樣：和業(yè)主方、監(jiān)理工程師對(duì)設(shè)計(jì)單位移交的導(dǎo)線點(diǎn)和水準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行復(fù)核。只有復(fù)核無(wú)誤后才能進(jìn)行使用。測(cè)量工作人員通過(guò)全站儀根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙和布裝圖進(jìn)行樁位、孔口標(biāo)高等測(cè)量放樣作業(yè)，填寫(xiě)報(bào)檢單，并上報(bào)監(jiān)理工程師確認(rèn)。

材料準(zhǔn)備：水泥采用42.5號(hào)普通硅酸鹽袋裝水泥，方便計(jì)量。水泥的出廠日期要在3個(gè)月以內(nèi)，材料應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求與技術(shù)規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)，水灰比一般為0.45～0.55，水泥摻灰量擬為12%～15%，項(xiàng)目部應(yīng)組織人員對(duì)廠家進(jìn)行考察、了解，保證供應(yīng)量能滿足施工進(jìn)度要求。

3.1.2 攪拌樁機(jī)就位

完成樁位放樣工作之后，進(jìn)行攪拌樁機(jī)就位工作，讓鉆頭中心和樁位中心重合，利用水平尺對(duì)攪拌機(jī)械的水平進(jìn)行測(cè)定，通過(guò)全站儀對(duì)鉆井架垂直進(jìn)行測(cè)定，保障成樁垂直度。另外，鉆井架上還應(yīng)該設(shè)置顯著的標(biāo)志尺。

3.1.3 成樁試驗(yàn)

為確定各種技術(shù)參數(shù)，攪拌樁正式施工前按首件工程認(rèn)可制要求在工程樁上進(jìn)行工藝性試樁，試樁深度不小于設(shè)計(jì)值要求，工藝性試樁樁數(shù)要在3根及以上。在試樁工作完成后向業(yè)主、監(jiān)理工程師上交試樁報(bào)告。業(yè)主與監(jiān)理工程師審查批準(zhǔn)之后才可以作為攪拌樁施工依據(jù)。再?zèng)]有得到命令時(shí)，不能隨意進(jìn)行更改。通過(guò)試樁試驗(yàn)主要要獲得的施工參數(shù)包括：

（1）鉆機(jī)鉆進(jìn)與提升速度。

（2）最佳攪拌次數(shù)和攪拌速度以及復(fù)攪深度。

（3）水泥漿的水灰比。

（4）泵送壓力、時(shí)間及單位時(shí)間噴入量。

（5）鉆進(jìn)、提升阻力情況和特殊工況施工處理措施。

3.1.4 預(yù)攪下沉

攪拌樁機(jī)作業(yè)時(shí)鉆頭邊旋轉(zhuǎn)邊鉆進(jìn)。同時(shí)，為了避免噴射口被堵塞只噴射壓縮空氣，不噴射加固材料，減少負(fù)載扭矩，保障鉆進(jìn)順利。在鉆進(jìn)作業(yè)時(shí)，準(zhǔn)備加固土體也會(huì)受到攪動(dòng)。

3.1.5 漿液的制備與輸送

在攪拌機(jī)下沉到某一深度時(shí)，以設(shè)計(jì)好的配比進(jìn)行水泥漿配置，注意水泥漿比重的控制。按照要求對(duì)每盤(pán)漿體都要做抽檢，水泥達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)之后才可以進(jìn)行泵送。泵送壓力在0.5 MPa～0.6 MPa，且水泥攪拌時(shí)間要在3 min以上。制備好的水泥漿不能沉淀、離析，且存放時(shí)間不能超過(guò)2 h。制備好的水泥將在倒入漿池時(shí)需要加篩過(guò)濾，防止?jié){內(nèi)結(jié)塊。

3.1.6 提升噴漿攪拌

攪拌機(jī)鉆到設(shè)計(jì)深入以后，用灰漿泵把水泥漿壓入到地基內(nèi)，邊旋轉(zhuǎn)邊噴漿，并根據(jù)設(shè)計(jì)的提升速度進(jìn)行攪拌樁機(jī)提升（通常提升速度控制在0.4 m/min）。要保障樁體的完整性還需要對(duì)噴漿停漿時(shí)間進(jìn)行控制，開(kāi)鉆后應(yīng)連續(xù)作業(yè)，不允許在沒(méi)有噴漿的狀態(tài)下進(jìn)行提鉆操作。

3.1.7 重復(fù)攪拌

當(dāng)攪拌軸提高到設(shè)計(jì)頂標(biāo)高時(shí)，關(guān)閉灰漿泵。同時(shí)，為了讓軟土與水泥漿混合均勻，把攪拌機(jī)邊旋轉(zhuǎn)邊深入土層，達(dá)到設(shè)計(jì)深度后，把攪拌機(jī)邊旋轉(zhuǎn)邊提升出地面。

3.1.8 清理移位

在噴漿作業(yè)完成以后，把攪拌軸提出地面，并對(duì)攪拌頭進(jìn)行清理，隨后再進(jìn)行移位操作。

3.1.9 施工注意事項(xiàng)

首先，要保障樁端施工質(zhì)量，在漿體達(dá)到噴口時(shí)需要先噴漿半分鐘，隨后再均勻攪拌提升。

其次，把握好下鉆深度和噴漿高程、停漿面，保障樁長(zhǎng)與噴漿量滿足規(guī)定要求。

第三，攪拌樁需要透過(guò)軟土層達(dá)到持力層，且深入土層50 cm。持力層深度需要結(jié)合地質(zhì)資料、鉆機(jī)電流表讀數(shù)確定。若發(fā)現(xiàn)電流表讀數(shù)開(kāi)始顯著上升，則說(shuō)明鉆頭到達(dá)硬土層。若持續(xù)長(zhǎng)度大于0.5 m，則說(shuō)明進(jìn)入持力層。如果實(shí)際樁長(zhǎng)與設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)不匹配，則應(yīng)該分以下情況進(jìn)行處置：若實(shí)際樁長(zhǎng)度達(dá)到設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)度，不過(guò)軟弱土層還沒(méi)有穿透，則繼續(xù)施鉆一直到達(dá)到持力層0.5 m深;若實(shí)際樁長(zhǎng)沒(méi)有達(dá)到設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)度，同時(shí)說(shuō)明在硬土層中鉆孔，此時(shí)需要繼續(xù)施鉆持力層0.5 m深;如果施工樁長(zhǎng)與設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)不一致時(shí)，施工單位應(yīng)分析原因并及時(shí)報(bào)告，并由現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理確認(rèn);如果出現(xiàn)施工樁長(zhǎng)與設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)大范圍不符，應(yīng)立刻暫停施工，報(bào)建設(shè)單位及設(shè)計(jì)單位進(jìn)行設(shè)計(jì)變更。

第四，在施工過(guò)程中，因各種問(wèn)題導(dǎo)致停漿時(shí)，需要對(duì)中斷深度進(jìn)行記錄。倘若停漿時(shí)間在3 h以上，要避免漿體結(jié)硬堵管還需要計(jì)時(shí)對(duì)輸漿管路做清理操作。在12 h內(nèi)進(jìn)行補(bǔ)噴操作時(shí)，需要把攪拌軸下沉到停漿點(diǎn)1 m以下，在供漿恢復(fù)后進(jìn)行噴漿提升操作。同時(shí)把補(bǔ)噴情況記錄在施工記錄內(nèi)。如果在12 h以上則需要進(jìn)行補(bǔ)樁操作。

第五，施工人員還要做好施工原始記錄，具體記錄信息包括樁號(hào)、施工日期、天氣狀況、噴漿深度、停漿標(biāo)高、管道壓力、提升速度、外摻劑情況等內(nèi)容。

3.1.10 水泥攪拌樁質(zhì)量檢驗(yàn)

施工人員在施工過(guò)程中還需要對(duì)施工記錄進(jìn)行檢查，對(duì)每根樁的質(zhì)量進(jìn)行評(píng)定。如果樁不合格，還需要對(duì)其具體位置與數(shù)量進(jìn)行確定，采取相應(yīng)的補(bǔ)救措施。

（1）水泥攪拌樁質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。下表為水泥攪拌樁質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)：

（2）成品保護(hù)。在成品保護(hù)上主要從以下兩個(gè)方面來(lái)進(jìn)行：一是水泥攪拌樁沒(méi)有達(dá)到要求強(qiáng)度的，不能在樁頂大量堆載，不能在上方停放或者行駛推土機(jī)等大型設(shè)備，避免載荷過(guò)大造成樁斷裂等問(wèn)題;二是在攪拌樁取芯后留下的空間需要使用相同強(qiáng)度的水泥砂漿進(jìn)行回灌密實(shí)。

3.2 泡沫砼輕質(zhì)路堤施工

3.2.1 泡沫砼施工方法

（1）氣泡和攪拌。泡沫混凝土的施工是在水、水泥混合成漿后，借助發(fā)泡裝置將氣泡假如混凝土中形成的。在操作時(shí)要保障漿泡混合均勻、快速，超過(guò)發(fā)泡時(shí)間的氣泡群不能再使用。

（2）泡沫混凝土的泵送。泡沫混凝土通過(guò)泵管輸送，最大距離可以達(dá)到500 m。

（3）澆注。泡沫砼澆筑施工采用配管泵送方式，澆筑時(shí)，澆注管出料口應(yīng)與澆筑面保持水平，單個(gè)澆注區(qū)頂面面積最大不應(yīng)超過(guò)400 m2，以200 m2～300 m2為宜，單層澆筑厚度按照50 cm控制，路床部位應(yīng)按2×0.4 m劃分澆注層，以保證單層澆注的正常施工時(shí)間在水泥漿初凝前完成。澆筑時(shí)沿長(zhǎng)軸方向自一端向另一端澆筑，當(dāng)需要移動(dòng)澆注管時(shí)應(yīng)沿澆筑管放置的方向前后移動(dòng)，而不宜左右移動(dòng)澆注管，并盡量減少在已澆完尚未固化的輕質(zhì)砼里來(lái)回走動(dòng)。當(dāng)遇到下雨情況，應(yīng)馬上停止?jié)仓⒏采w好剛澆好的輕質(zhì)砼。每澆筑完一層養(yǎng)護(hù)應(yīng)不少于3 d。

泡沫砼填筑縱向每10 m應(yīng)設(shè)置橫向施工縫，在斷面突變處加設(shè)變形縫，頂層泡沫砼做成小臺(tái)階以適應(yīng)2%的路面橫坡值，并通過(guò)橋頭搭板或鋼筋混凝土板調(diào)平。

泡沫砼兩側(cè)坡面設(shè)置分級(jí)澆筑臺(tái)階，臺(tái)階寬度為50 cm，高度為單層泡沫砼澆筑厚度，并采用50 cm厚度的黏土包邊。

（4）澆注準(zhǔn)備。首先把澆注管的澆注口放在澆注區(qū)外，在進(jìn)行出口處泡沫砼觀察時(shí)，把澆筑管移動(dòng)到澆注區(qū);其次沿著模板的邊沿澆注一圈泡沫砼;再次預(yù)留澆注完整塊作業(yè)區(qū)的澆注管長(zhǎng)度，將管直放于地面或澆注平面上;最后澆注管必須埋在里面。

（5）澆注順序。首先從一端開(kāi)始澆注，倘若使用兩條及以上澆注管進(jìn)行澆注作業(yè)時(shí)，應(yīng)同時(shí)從一端開(kāi)始進(jìn)行澆筑。倘若澆筑高度過(guò)高，則可以考慮由中間向四周的模式來(lái)進(jìn)行;其次當(dāng)澆筑到預(yù)定高度時(shí)，通過(guò)人工提起泵送管的模式平掃泡沫砼表面，當(dāng)澆筑高度被掃平后即可停止;最后，緩慢往后拖泵送管，并重復(fù)上述操作。

（6）澆注方法。首先澆筑管要埋在氣泡砼內(nèi)進(jìn)行澆注操作;其次澆注口應(yīng)基本跟氣泡混砼相水平方向澆注;最后掃平表面時(shí)需要讓澆注口保持水平，使?jié)沧⒖陔x輕質(zhì)土最低。

3.3 堆載預(yù)壓

堆載采用與路基相同的填料，堆載土方填筑過(guò)程中，應(yīng)嚴(yán)格控制設(shè)計(jì)要求逐層填筑壓實(shí)，并進(jìn)行沉降和穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)，預(yù)壓期內(nèi)路基實(shí)測(cè)標(biāo)高小于堆載設(shè)計(jì)標(biāo)高25 cm以上時(shí)應(yīng)及時(shí)補(bǔ)方并壓實(shí)。對(duì)于僅堆載預(yù)壓路段，基底鋪設(shè)50 cm碎石墊層，分兩層（30 cm+20 cm）填筑并壓實(shí)，每一層碎石墊層頂面鋪設(shè)一層土工格柵，土工格柵要求總行延伸強(qiáng)度≥80 kN/m，橫向拉伸強(qiáng)度≥50 kN/m，延伸率≤10%，幅邊搭接時(shí)，搭接寬度大于30 cm，并用塑料扣或小鐵絲綁扎處理;對(duì)于堆載預(yù)壓結(jié)合水泥攪拌樁處理路段，基底鋪設(shè)50 cm清宕渣墊層，其粒徑不大于5 cm，含泥量小于10%，并分兩層填筑并壓實(shí)，水泥攪拌樁樁頂先鋪設(shè)30 cm清宕渣并壓實(shí)，然后鋪設(shè)第一層鋼塑格柵，再鋪設(shè)20 cm清宕渣并壓實(shí)，然后鋪設(shè)上層鋼塑格柵，鋼塑格柵要求斷裂延伸率≤3%，其縱向抗拉強(qiáng)度≥100 kN/m，橫向抗拉強(qiáng)度≥100 kN/m，格柵應(yīng)鋪設(shè)邊坡坡面1 m，其兩端應(yīng)向上層填料回折，回折長(zhǎng)度不小于2 m。

4 結(jié)語(yǔ)

水泥攪拌樁+泡沫砼輕質(zhì)路堤+堆載預(yù)壓處理大橋路基軟基能有效地加快排水固結(jié)，后期觀測(cè)結(jié)果顯示在較短的時(shí)間內(nèi)路基強(qiáng)度及各項(xiàng)物理指標(biāo)得到明顯改善，處理橋頭軟基的穩(wěn)定性能好、工后沉降小。通過(guò)本項(xiàng)目的應(yīng)用和后續(xù)沉降觀測(cè)結(jié)果顯示，得到在軟土厚度小于12 m 時(shí)采用水泥攪拌樁+泡沫砼輕質(zhì)路堤+堆載預(yù)壓處理進(jìn)行路基軟基處理效果良好，滿足規(guī)范要求。軟基處理技術(shù)的應(yīng)用對(duì)于提升大橋施工道路的穩(wěn)定性、承載能力都具有重要的意義和價(jià)值。隨著大橋承載能力要求的不斷增加，目前行業(yè)對(duì)于大橋道路沉降的控制水平要求也越來(lái)越高，所以大橋道路路基設(shè)計(jì)中的軟基處理問(wèn)題也成為熱點(diǎn)問(wèn)題。結(jié)合軟基的流動(dòng)性、含水量等參數(shù)特征，做好表面加固和深層加固工作，選擇合適的軟基施工技術(shù)和方法，提高軟基處理效率，為大橋的整體質(zhì)量的提升奠定基礎(chǔ)。

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