淺談軟土地基處理技術(shù)及應用

崔懷杰

一、軟土地基的特點及基本危害

軟土地基包括淤泥質(zhì)土、粉土、粉質(zhì)黏土、砂土及濕陷性黃土等組成的地基，特點是在荷載作用下容易流變，出現(xiàn)土層剪切、塑性變形等破壞，表現(xiàn)在道路上主要是路面的不均勻沉降、坍塌。軟土地基處理不好，會對道路的施工和使用造成很大影響。因此施工單位要提高意識，在軟土地基施工中嚴把質(zhì)量控制。

二、軟土地基常用處理方法及應用范圍

常用的軟基處理方式有：擠密碎石樁、水泥粉煤灰碎石樁（CFG）、水泥攪拌樁、旋噴樁、高壓旋噴樁、換填法、強夯法、擠密螺紋樁等。

（一）擠密碎石樁、水泥粉煤灰碎石樁（CFG）

擠密碎石樁是指采用振動、沖壓等工藝成孔，再將碎石、砂等混合料擠壓進孔中，形成密實樁體。CFG 樁是在擠密碎石樁的基礎(chǔ)上，在碎石中添加適量的水泥和粉煤灰，形成均勻的混合料，通過打樁機或者鉆管內(nèi)泵整體澆筑成粘度相對較高的樁體。擠密碎石樁和CFG 樁承載力較大、地基變形較小，適用于深度較大的軟土地基處理。

（二）擠密螺紋樁

擠密螺紋樁是在CFG 樁基礎(chǔ)上改進形成的一種新工藝，原理是利用帶螺紋的鉆桿正向旋轉(zhuǎn)成孔，達到設(shè)計樁長后反轉(zhuǎn)提升，同時通過鉆桿泵壓混凝土形成螺紋樁。特點是出土量少、承載能力強、經(jīng)濟性好、成樁效率高，適用于除濕陷性黃土外的絕大多數(shù)軟土地基類型。

三、工程案例應用

（一）CFG 樁案例

1.工程概況

安徽中交某產(chǎn)業(yè)園區(qū)一期路網(wǎng)項目，其中一段道路沿線位置分布農(nóng)田、水塘以及多種軟質(zhì)疏松土壤，根據(jù)現(xiàn)場實地調(diào)研以及設(shè)計地勘信息，該路基段地基地層主要結(jié)構(gòu)有：雜填土和素填土厚度為1.8m，可塑性黏土厚度為0.5～3m，軟塑性黏土厚度為0.8～6.7m。

設(shè)計采用CFG 樁進行軟基處理，樁徑0.5m，樁間距1.8m，共7420 根樁；其中K0+000～K0+400 路段設(shè)計樁長16m，單樁承載力280kN，復合地基承載力大于120kPa；K0+400～K0+996.08 路段設(shè)計樁長17m，單樁承載力大于350kN，復合地基承載力135kPa。

2.施工工藝及技術(shù)難點

CFG 樁主要有長螺旋鉆孔灌注成樁、振動沉管灌注成樁以及泥漿護壁鉆孔灌注成樁等3 種施工工藝。本工程軟弱土層范圍較大、深度較深，施工現(xiàn)場土質(zhì)是含水率相對較高的粘性土，因此選擇長螺旋鉆孔灌注樁工藝，施工工藝流程圖見圖1。

圖1 施工工藝流程圖

該工程有四個技術(shù)難點：一是樁間土開挖、截樁時，容易造成樁身斷裂和樁間土擾動；二是提鉆速度與混凝土泵送量不協(xié)調(diào)時會導致斷樁、夾層等問題；三是樁位偏移問題；四是樁間土回填壓實困難，難以與樁起到復合地基承載效果。

3.施工質(zhì)量控制要點及措施

（1）導管堵塞：優(yōu)化混凝土配合比，加強混凝土拌制、試驗管理，保證灌注混凝土各項指標滿足要求；優(yōu)化施工工藝，避免混凝土泵管過長、彎折，及時清洗拆卸后的導管。

（2）偏樁：施工前查探地層情況，清理地下雜物，平整壓實場地以防鉆機偏斜；測量放樣須換手復核，經(jīng)監(jiān)理工程師確認后方可施工，建立中線樁、水準點定期復測制度、測量與施工聯(lián)系制度，適時調(diào)整施工方法。

（3）樁身質(zhì)量問題：加強工序銜接，確保混凝土灌注的連續(xù)性；控制提桿速度與混凝土灌注量匹配，確保導管內(nèi)有0.1m3以上的混凝土，當混凝土灌注停滯時間大于初凝時間時應重新打樁；施工中安排專員監(jiān)控，并作好施工記錄；加強混凝土質(zhì)量過程控制，施工前試樁；每臺鉆機按規(guī)范要求每50m3制作1 組試件，進行28d 強度試驗；鉆進未達到設(shè)計樁長時嚴禁反轉(zhuǎn)或提桿。

（4）樁頭質(zhì)量問題：定時檢查排氣閥是否發(fā)生堵塞，防止混凝土中積氣造成樁頂混凝土呈氣泡狀；混凝土灌注應超灌排除浮漿后停泵；采用專用切割機截樁，避免樁身斷裂，擾動樁間土。

（5）采用長螺旋分兩行隔樁跳打的方式進行，避免造成鄰樁被擠碎、縮頸及地面隆起。

4.施工工藝改進措施及成效總結(jié)

（1）采用二次截樁頭方案，避免挖機斗碰撞樁頭造成破壞：一是濕截樁，即在灌注完、混凝土終凝前，采用小型挖機清理樁頭混凝土和鉆渣，留30～50cm 不截；二是樁身混凝土達到80%設(shè)計強度后，采用特制斗寬0.6m 的小型挖機開挖樁間土，使用專用機械截樁，減少樁體破壞。

（2）將樁頂至樁帽底部位置的樁間土換成以中粗砂、級配碎石為材料的回填料，以解決樁間土擾動、回填難以壓實的問題，更好地發(fā)揮樁間土與樁體之間形成的復合地基作用。

（3）樁檢報告：全段樁身完整性、強度等滿足規(guī)范要求；K0+000～K0+400 復合地基承載力145kPa，大于120kPa，單樁承載力325kN，大于280kN；K0+400～K0+996.08 路段復合地基承載力160kPa，大于135kPa，單樁承載力390kN，大于350kN。全段樁體質(zhì)量合格。

（二）擠密螺紋樁案例

1.工程概況

魯南高鐵RLTJ-4 標，設(shè)計采用擠密螺紋樁進行區(qū)間路基段軟土地基處理，樁螺桿直徑0.4m、螺牙外徑0.5m，樁間距1.8～1.9m，呈長方形布置。

2.施工工藝特點及技術(shù)難點

擠密螺紋樁施工工藝流程、質(zhì)量控制要點等與CFG 樁基本一致，有以下特點：一是擠密螺紋樁樁桿螺牙較厚，成孔時通過螺牙及鉆桿向四周擠壓土層，形成帶螺紋的樁體，鉆進基本不出土，對環(huán)境影響?。欢倾@進成孔、提鉆及泵送混凝土等工序銜接較好，成樁效率高；三是除樁身的摩擦力、樁底嵌巖的端承作用外，螺牙與土體的嵌合也產(chǎn)生剪切力，提高樁的承載力。

擠密螺紋樁的難點在于“擠密”和“螺紋”，怎樣在鉆進擠密過程中形成螺紋、怎樣在反鉆提升過程中不破壞螺紋。形成螺紋的主要控制因素為動力頭的旋轉(zhuǎn)速度和主卷揚的下放速度，可直接從操作室中的儀表顯示器上得到速度數(shù)據(jù)，在實際施工過程中通過調(diào)整兩者的速度以形成螺紋。

但成樁質(zhì)量、擠密效果受土層含水率及最大干密度影響較大，含水率較大的土層容易產(chǎn)生縮孔現(xiàn)象，硬質(zhì)土層易產(chǎn)生“掃螺”現(xiàn)象；硬塑粘土、密實砂土及卵礫石等較硬土層施工鉆進難度大，經(jīng)常出現(xiàn)鉆頭難以進尺或“抱死”現(xiàn)象；樁身螺桿直徑較小易產(chǎn)生集中應力，淺層樁身容易斷裂。

3.施工工藝改進措施及效果

螺紋樁機鉆入硬質(zhì)土層后，進尺緩慢甚至無進尺，此時如果不調(diào)整動力頭的旋轉(zhuǎn)速度，會出現(xiàn)鉆頭“掃螺”現(xiàn)象，鉆頭第二圈旋轉(zhuǎn)就會破壞第一圈形成的螺紋，導致成樁過程中，底部為圓柱結(jié)構(gòu)，上部為螺紋結(jié)構(gòu)。因此，對鉆頭進行了改進：將固定式螺牙改為可活動式螺牙。原理是在鉆進時可先將活動式螺牙收回至鉆桿內(nèi)，鉆桿正向旋轉(zhuǎn)擠密入土形成柱體，鉆至設(shè)計樁底標高后，反向旋轉(zhuǎn)提升鉆頭，此時螺牙在底部受硬層撥動會自動打開，在提鉆泵混凝土的過程中形成螺紋樁。

本工程擠密螺紋樁施工進度滿足工期要求，樁檢、復合地基承載力滿足設(shè)計及規(guī)范要求。

四、總結(jié)

本文對軟土地基處理主要方法及應用進行了總結(jié)，分析了軟土地基的主要危害，結(jié)合實際案例，重點總結(jié)了CFG 樁、擠密螺紋樁的施工技術(shù)難點、質(zhì)量控制要點及改進措施。CFG 樁是一種工藝技術(shù)較成熟的地基加固方式，具有施工工藝簡單、成樁效果好、成本低、施工質(zhì)量易于控制等特點，得到廣泛應用。擠密螺紋樁作為CFG 樁基礎(chǔ)上改進的一種新型地基處理方式，具有一定的優(yōu)越性與適用性，但其施工效果與理論存在一定差距，還需要不斷改進與完善■