傅 誠(chéng)

（杭州市城建設(shè)計(jì)研究院有限公司，浙江 杭州 310001）

0 引言

樁處理在城市道路軟基處理中占有非常重要的地位，本文主要從水泥攪拌樁、Y形沉管灌注樁、CFG樁三個(gè)樁型的選擇方面來(lái)具體闡述它們各自適用的情況。

1 水泥攪拌樁技術(shù)在道路軟基處理中的運(yùn)用

1.1 設(shè)計(jì)方案與計(jì)算

在城市道路的具體工程中，荷載是通過(guò)路基傳遞給地基的，而路基的的剛度相對(duì)較小，這種地基也稱作柔性基礎(chǔ)下的復(fù)合地基，道路工程中的復(fù)合地基與建筑工程有很大的差異，建筑工程的基礎(chǔ)一般是剛性基礎(chǔ)。水泥攪拌樁是柔性樁，所以復(fù)合地基的主要特性就是在荷載作用下增強(qiáng)體與天然地基土體的變形協(xié)調(diào)關(guān)系，在設(shè)計(jì)時(shí)要將天然地基土的承載作用發(fā)揮到極致，要求樁土間的荷載分擔(dān)比在一個(gè)合適的范圍內(nèi)，這是復(fù)合地基設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問(wèn)題。

首先要確定水泥攪拌樁的技術(shù)參數(shù)。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范進(jìn)行水泥土的配合比試驗(yàn)確定水泥土的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度，并確定水泥的強(qiáng)度等級(jí)、水泥用量、水灰比和樁徑。

1.2 橋臺(tái)后及高填土路段軟基處理

水泥攪拌樁法中的復(fù)合地基的沉降主要由兩部分組成，分別是加固區(qū)沉降和加固區(qū)下臥層沉降，計(jì)算方法都采用分層總和法，其中復(fù)合模量法運(yùn)用在加固區(qū)，應(yīng)力擴(kuò)散法運(yùn)用在加固區(qū)下臥層中，路基的工后總沉降由固結(jié)度計(jì)算。根據(jù)計(jì)算結(jié)果，高填土路段和橋臺(tái)后30 m范圍內(nèi)進(jìn)行水泥攪拌樁處理，具體的樁長(zhǎng)和間距要根據(jù)填土高度和地質(zhì)情況的變化而確定，同時(shí)在樁頂設(shè)置一層50 cm厚度的土工格柵和級(jí)配碎石墊層用來(lái)分散應(yīng)力。

深層攪拌的具體工藝流程如圖1所示。

圖1 深層攪拌法的工藝流程圖

深層水泥攪拌樁孔位布置如圖2所示。

圖2 深層水泥攪拌樁孔位布置圖

1.3 效果分析與結(jié)論

（1）根據(jù)具體的實(shí)際工程作業(yè)后發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)場(chǎng)水泥攪拌樁的樁體強(qiáng)度，以及經(jīng)過(guò)處理后的復(fù)合地基承載力度均滿足設(shè)計(jì)要求與規(guī)范。同時(shí)工程竣工后根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)使用情況來(lái)看，水泥攪拌樁地基處理方法在減小路基沉降量方面和減少橋頭跳車現(xiàn)象的發(fā)生均有良好的效果。

（2）水泥攪拌的加固原理主要是固化水泥和天然土，然后再形成強(qiáng)度滿足要求的土基，因此，為了達(dá)到道路沉降更小的目的，在復(fù)合地基設(shè)計(jì)過(guò)程中，布樁方案采取短而密的方式有利于提高一定深度范圍內(nèi)復(fù)合地基的壓縮模量。

（3）通過(guò)與剛性基礎(chǔ)下的復(fù)合地基的比較，城市道路工程柔性基礎(chǔ)下復(fù)合地基中設(shè)計(jì)合理的褥墊層有利于傳遞荷載，并且能最大程度地發(fā)揮處理樁間土的作用。

（4）水泥攪拌樁的處理效果能否達(dá)標(biāo)，在很大程度上取決于設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇和施工過(guò)程中的成樁質(zhì)量控制。

（5）通過(guò)檢查工程實(shí)例過(guò)程中的質(zhì)量發(fā)現(xiàn)，水泥土的攪拌均勻程度極大地影響著樁身強(qiáng)度，目前水泥攪拌樁施工作業(yè)中采用兩攪兩噴的施工工藝比較多，但是換成四攪四噴的施工工藝，在一定程度上可以提高樁身的強(qiáng)度。

2 Y形沉管灌注樁在處理高速公路橋頭軟基中的應(yīng)用

2.1 方法簡(jiǎn)要介紹

長(zhǎng)期以來(lái)，影響軟土地基上高速公路建設(shè)的質(zhì)量問(wèn)題就是橋頭跳車問(wèn)題，這種現(xiàn)象的直接原因就是剛性橋臺(tái)結(jié)構(gòu)物與柔性路堤在道路上荷載的不斷作用下，人工填土發(fā)生變形、天然土基自身發(fā)生固結(jié)沉降等產(chǎn)生的較大的差異沉降變形。所以要對(duì)橋頭路基進(jìn)行特殊處理才能解決橋頭跳車問(wèn)題。Y型沉管灌注樁是一種異型灌注樁，它派生于傳統(tǒng)的沉管灌注樁，但有自身的特點(diǎn)。其斷面形狀是曲邊三角形，由三段弧線弧面向內(nèi)組成，它的成樁工藝還是采用普通的沉管樁，但是要將原有的圓管型樁模變成Y型樁模，這樣既能突出沉管灌注樁價(jià)格低廉、施工快捷的特點(diǎn)，還能體現(xiàn)出等截面非圓形樁摩阻力提高、側(cè)表面積增大的優(yōu)勢(shì)，這樣在等工程量的條件下，此方法可以大幅度提高基樁的承載力，是一種創(chuàng)新型樁基技術(shù)。

2.2 Y形灌注樁的施工

（1）樁機(jī)進(jìn)場(chǎng)，確定機(jī)架高度和沉管長(zhǎng)度，依據(jù)是設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)和沉管入土深度，之后完成設(shè)備組裝。

（2）裝機(jī)就位，必須保持其穩(wěn)固和水平，并調(diào)整沉管垂直于地面，允許有1%之內(nèi)的垂直度偏差。

（3）馬達(dá)啟動(dòng)，先將樁管振動(dòng)穿透表層的覆蓋層，然后靜壓沉管，等到樁架抬起后再振動(dòng)沉管到設(shè)計(jì)標(biāo)高。整個(gè)過(guò)程須做好詳細(xì)記錄。每沉入1 m就記錄一次，并對(duì)土層發(fā)生的變化做特別說(shuō)明。

（4）在水泥混凝土灌入之后，沉管要留在原地振動(dòng)10 s左右，在振動(dòng)的同時(shí)進(jìn)行拔管工作，拔起高度到7 m后改連續(xù)振動(dòng)為間歇振動(dòng)，此時(shí)拔管采用加一斗料就拔一段管，維持管內(nèi)混凝土面在不高于地面3 m左右，控制拔管速度在1.5～2.0 m/min左右，如果碰到淤泥，可以適當(dāng)放慢拔管速度。

（5）當(dāng)完成樁管的拔出過(guò)程，在確認(rèn)成樁符合設(shè)計(jì)后用粒狀材料或者濕粘土封頂，然后在繼續(xù)下一根樁的施工。

2.3 效果分析與結(jié)論

2.3.1 經(jīng)濟(jì)性分析（見(jiàn)表1）

表1 經(jīng)濟(jì)分析表

假設(shè)條件為路基長(zhǎng)度50 m，頂寬為35.5 m，填土高度為5 m，軟土的深度是16 m。根據(jù)Y形樁的承載力的計(jì)算結(jié)果來(lái)看，樁間距還可以適當(dāng)?shù)姆糯?。從?分析可知，用塑料排水板來(lái)加固軟基所用到的費(fèi)用最低，但是其后期的維護(hù)費(fèi)用、沉降貼補(bǔ)費(fèi)用難以預(yù)計(jì)。在同等效果情況下，Y形樁比漿噴樁能節(jié)約造價(jià)20.7%。與此同時(shí)，Y形樁的承載力有較大的富裕量，還可以通過(guò)適當(dāng)?shù)脑龃髽堕g距來(lái)降低工程造價(jià)。

2.3.2 結(jié)論分析

（1）通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)挖施工情況、壁厚測(cè)量、樁身混凝土抗壓強(qiáng)度測(cè)試、豎向和水平向靜荷載等試驗(yàn)來(lái)看，結(jié)果表明Y形樁成樁質(zhì)量非常可靠。

（2）Y形樁加固軟基的效果與漿噴樁和塑料排水板相比，最后形成的復(fù)合地基整體剛度較大，可以限制軟土的側(cè)向變形，不會(huì)出現(xiàn)路基失穩(wěn)現(xiàn)象，大大的提高填筑速度，加快施工速度，經(jīng)濟(jì)合理，技術(shù)先進(jìn)。

（3）在荷載作用下，復(fù)合地基內(nèi)產(chǎn)生的超靜孔壓比較小，由此而形成的工后沉降值也很小。總的來(lái)說(shuō)，Y形樁是一種非常值得使用的新樁型。

3 CFG樁在城市道路軟基處理中的運(yùn)用

3.1 CFG樁技術(shù)簡(jiǎn)介

CFG樁是水泥粉煤灰碎石樁的簡(jiǎn)稱，它是由水泥、碎石、粉煤灰、石屑和砂加水?dāng)嚢瓒傻母哒辰Y(jié)強(qiáng)度樁。根據(jù)實(shí)際工程的地質(zhì)和環(huán)境條件，采用復(fù)合規(guī)范的打樁機(jī)械，使樁管逐漸深入到待處理的地基土中，然后向樁管內(nèi)灌入已經(jīng)配好比例的拌合料，最終拔管形成CFG樁。

3.2 CFG樁處理軟基的特點(diǎn)與效果分析

3.2.1 運(yùn)用范圍廣

CFG樁既能用在擠密效果好的地質(zhì)，還能用于擠密效果相對(duì)較差的地質(zhì)。比如粘性土、粉土、淤泥等等軟土地基。

3.2.2 承載能力較強(qiáng)

CFG樁可以充分發(fā)揮全樁的側(cè)摩阻力，在復(fù)合地基中，樁的單獨(dú)承擔(dān)荷載可以達(dá)到總量的40%～75%之間，大幅度提升地基承載力，并且有很高的可調(diào)性。

3.2.3 沉降量較小

對(duì)于某些有軟弱土層的地基，可以采用CFG樁進(jìn)行地基處理，樁端持力于下面比較好的土層，這樣得到的復(fù)合地基的變形模量較高，從而就能夠控制建筑物的沉降。

3.2.4 樁體排水

當(dāng)在飽和的砂土和粉土中進(jìn)行CFG樁施工時(shí)，成樁的振動(dòng)作用會(huì)造成砂土液化，在土體內(nèi)產(chǎn)生孔隙水壓力，這就會(huì)使孔隙水沿著樁體向上排出，直到樁體硬化時(shí)結(jié)束。

3.2.5 時(shí)間效應(yīng)和高效環(huán)保

在利用振動(dòng)沉管施工的過(guò)程中，振動(dòng)作用對(duì)樁間土有一個(gè)攪動(dòng)作用，特別是靈敏度比較高的土，這會(huì)暫時(shí)使其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度降低，待成樁結(jié)束后隨著恢復(fù)期的推移，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度會(huì)逐漸增加，這樣樁間土的承載力就加大了。由于粉煤灰會(huì)不斷發(fā)生水化反應(yīng)，這會(huì)增大樁身混凝土后期的強(qiáng)度，保證CFG樁能夠承受上部強(qiáng)大的荷載。另外，CFG樁在施工中摻入了工業(yè)廢料（粉煤灰），從而在一定程度上減少了環(huán)境的污染，所以它也是一種高效環(huán)保的道路軟基處理方法。

4 結(jié)語(yǔ)

總的來(lái)說(shuō)，隨著我國(guó)城市道路的建設(shè)不斷繁榮發(fā)展，各種新技術(shù)會(huì)不斷涌現(xiàn)出來(lái)，它們都能在某一方面解決不同的問(wèn)題。城市道路軟基處理一直以來(lái)就是一個(gè)難點(diǎn)，為了解決工程中的實(shí)際問(wèn)題，相關(guān)研究人員也做了很大的努力。通過(guò)本文有針對(duì)性地所講到的在軟基處理中的三種樁型，希望給相關(guān)人員一些啟示，根據(jù)實(shí)際工程概況和特點(diǎn)選擇合適的樁型，更好地推進(jìn)我國(guó)城市道路的發(fā)展。

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