馮晉利（華東建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司，上?！?00041）

兩種復(fù)合地基處理方法在市政道路中的應(yīng)用淺談

馮晉利
（華東建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司，上海200041）

摘要：上海屬軟土廣泛分布區(qū)域，為減少路堤與橋頭連接處的差異沉降形成跳車，高等級(jí)市政道路常采用復(fù)合地基處理解決此問題。本文就水泥攪拌樁和高壓旋噴樁在上海本地市政道路工程中的具體應(yīng)用進(jìn)行論述剖析，供其它工程參考。

關(guān)鍵詞軟土；水泥攪拌樁；高壓旋噴樁

1　概述

軟土是指天然孔隙比大于或等于1.0，且天然含水量大于液限的細(xì)粒土。包括淤泥、淤泥質(zhì)土、泥炭、泥炭質(zhì)土等。軟土的成因有多種，基本上歸類為：濱海沉積、湖泊沉積、河灘沉積、沼澤沉積。上海屬軟土廣泛分布區(qū)域，主要為濱海相，其軟土特性主要為：在海浪、岸流和潮汐的水動(dòng)力下形成較粗的顆粒（粗、中細(xì)砂）相摻雜，使其不均勻和極疏松，易透水，易壓縮固結(jié)。

軟土的工程性質(zhì)主要表現(xiàn)為如下幾點(diǎn)：（1）觸變性：地基受振動(dòng)荷載后，易產(chǎn)生側(cè)向滑動(dòng)、沉降或基礎(chǔ)下土體擠出等；（2）流變性：在長期荷載下，產(chǎn)生排水固結(jié)變形及剪切變形，對地基沉降有較大影響；（3）高壓縮性：地基沉降量大；（4）低強(qiáng)度：承載力低下；（5）低透水性：加載初期，常產(chǎn)生孔隙水壓力，影響地基強(qiáng)度；（6）不均勻性：產(chǎn)生不均勻沉降。

道路路基是路面結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，支持路面結(jié)構(gòu)承受行車荷載的作用。為保證路面結(jié)構(gòu)的使用耐久性，不產(chǎn)生因路基塑性變形所引起的過量沉降變形和與之相伴隨的裂縫等病害，路面結(jié)構(gòu)對路基提出的基本要求為：均勻、密實(shí)、穩(wěn)定和具有一定的承載力。

鑒于軟土的工程特性，其作為路基將會(huì)產(chǎn)生一定的不穩(wěn)定或不均勻情況，因此常對軟土地基進(jìn)行加固處理，使其工后沉降滿足規(guī)定要求，并在路床頂鋪粒料層，以減少不均勻沉降對路面結(jié)構(gòu)層的影響。

經(jīng)調(diào)查，上海地區(qū)軟土分布較廣泛，多分布在地表下約3m～4m處，厚度6m～10m不等，在道路橋頭路基中，不加處理常造成差異沉降，形成橋頭跳車。

2　地基處理方法

常規(guī)上，對于厚層軟土的處理有以下幾種方案：（1）堆載預(yù)壓或真空預(yù)壓法，或在地基土層中埋置砂井、袋裝砂井或塑料排水板與預(yù)壓相結(jié)合的方法；（2）采用復(fù)合地基，包括砂樁、碎石樁、灰土樁、旋噴樁和小斷面的預(yù)制樁等；（3）采用樁基，穿透軟土層以達(dá)到增大承載力和減少沉降量的目的。

地基處理方法大致分為四類：置換、排水固結(jié)、灌入固化物、振（擠）密，其中適用于軟土的主要是砂石墊層、砂樁、電動(dòng)硅化、水泥土攪拌樁、旋噴注漿、砂井排水、堆載預(yù)壓等。

鑒于上海地區(qū)道路路基軟土埋深較深，層厚大，以上地基處理方法應(yīng)用較多的主要是旋噴注漿、水泥土攪拌樁，本文重點(diǎn)介紹這兩種地基處理方法。

水泥土攪拌法分為深層攪拌法（濕法）和粉體噴拌法（干法），適用于處理正常固結(jié)的淤泥和淤泥質(zhì)土、粉土、飽和黃土、素填土、粘性土以及無流動(dòng)地下水的飽和松散砂土等地基。地基處理設(shè)計(jì)時(shí)主要確定加固范圍、樁徑、樁長及樁間距，并根據(jù)水泥土試塊強(qiáng)度確定固化劑及其摻量，當(dāng)樁長超過10m時(shí)，可以采用變摻量設(shè)計(jì)，當(dāng)加固橋頭路基時(shí)，可以根據(jù)加固路基長度情況，分加固區(qū)和過渡區(qū)，兩者范圍內(nèi)的樁徑、樁間距均可根據(jù)要求調(diào)整，以節(jié)約投資。

水泥攪拌樁施工機(jī)械高度可達(dá)10m以上，對于施工區(qū)域有障礙物時(shí)，有一定的局限性，特別是城市道路施工時(shí)，兩側(cè)沿線多有架空線路通過，因此水泥攪拌樁的應(yīng)用受到限制。此時(shí)高壓旋噴樁的施工便利性就顯現(xiàn)出來了。

高壓噴射注漿法分旋噴、定噴和擺噴，高壓旋噴樁是高壓噴射注漿法的一種，是將注漿管鉆入土層后，使用20MPa～40MPa的高壓射流破壞地基土，注入的漿液將沖下的土置換或部分混合凝成固體，以達(dá)到改造土體的目的。適用于處理淤泥、淤泥質(zhì)土、流塑、軟塑或可塑的粘性土、粉土以及砂土、黃土、素填土和碎石土等地基。高壓噴射注漿可采用單管、雙管和三管法，根據(jù)上海地區(qū)軟土地基處理深度，常用雙管法進(jìn)行高壓旋噴樁處理。

3　工程實(shí)例

3.1工程概況

上海浦東某城市主干路，紅線寬50m，道路斷面布置為雙向6快2慢，沿線新建2座橋梁，橋頭填土高度約3m。

工程區(qū)域普遍存在較厚的軟弱下臥層（地下3m左右存在較為軟弱的淤泥質(zhì)粘土層（③、④層，層底土埋深約20m）。為防止路堤與橋梁的連接處產(chǎn)生不均勻沉降，從而給行車造成嚴(yán)重的不利影響，因此，設(shè)計(jì)中除在橋臺(tái)后設(shè)置一定長度的后臺(tái)搭板并在接坡范圍內(nèi)采用石灰粉煤灰填筑外，另對橋接坡50m范圍內(nèi)地基進(jìn)行處理。

3.2總體方案

設(shè)計(jì)中根據(jù)橋頭區(qū)域架空線情況，兩座橋梁橋頭分別采用水泥攪拌樁和高壓旋噴樁進(jìn)行地基處理。

橋梁一：采用水泥攪拌樁，其樁徑為0.7m，橋臺(tái)臺(tái)后30m范圍內(nèi)樁距1.8m，樁長20m，臺(tái)后30m～50m范圍內(nèi)樁距2.2m，每2排縮短1.0m，直至最短樁長。

橋梁二：采用高壓旋噴樁，其樁徑0.8m，橋臺(tái)臺(tái)后30m范圍內(nèi)樁間距2.0m，樁長20m，臺(tái)后30m～50m范圍內(nèi)樁距2.5m，每2排縮短1.0m，直至最短樁長。

3.3復(fù)合地基設(shè)計(jì)

3.3.1樁長選擇

攪拌樁和旋噴樁的長度，理論上應(yīng)根據(jù)上部結(jié)構(gòu)對地基承載力和變形的要求確定，并應(yīng)穿透軟弱土層達(dá)到地基承載力相對較高的土層。鑒于市政道路路基與建筑物地基的區(qū)別，更多的關(guān)注地基變形（主要是沉降），因此參考上海市工程經(jīng)驗(yàn)，取樁長20m，基本可以穿透軟土層。

3.3.2樁徑選擇

（1）水泥土攪拌樁

采用單軸雙向水泥攪拌樁，成樁直徑根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)取0.7m。

（2）高壓旋噴樁

采用雙重管法，其在粘性土中的成樁直徑介于單重管和三重管之間，多數(shù)在0.6m～1.0m之間。結(jié)合工程經(jīng)驗(yàn)，本工程取樁徑0.8m。

3.3.3水泥用量及水灰比

（1）水泥土攪拌樁

采用42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥，水泥用量為90kg/m，水灰比為0.5。

（2）高壓旋噴樁

采用42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥，水泥用量200kg/m，水灰比為1.0。

3.3.4施工工藝

（1）水泥土攪拌樁

機(jī)械就位—預(yù)攪下沉—邊噴漿邊提升至停漿面—重復(fù)攪拌下沉至設(shè)計(jì)深度—攪拌提升至停漿面—關(guān)閉機(jī)械。

在攪拌樁養(yǎng)生結(jié)束，等達(dá)到設(shè)計(jì)要求強(qiáng)度后，人工將設(shè)計(jì)樁頂以上50cm施工質(zhì)量較差的樁段挖除，再在處理范圍內(nèi)鋪設(shè)50cm厚礫石砂。其上下加鋪土工格柵。

以上褥墊層的作用是增加復(fù)合地基變形協(xié)調(diào)性，有利于路基的整體性。

（2）高壓旋噴樁

機(jī)械就位—噴射管貫入設(shè)計(jì)加固深度—噴射注漿—拔管并沖洗——關(guān)閉機(jī)械。

與水泥攪拌樁相同的是，當(dāng)養(yǎng)生結(jié)束達(dá)到設(shè)計(jì)要求強(qiáng)度后，將50cm樁頭人工鑿除，并設(shè)置褥墊層。

3.3.5質(zhì)量檢驗(yàn)

復(fù)合地基處理質(zhì)量檢驗(yàn)大致包括施工前的試驗(yàn)、施工過程中的監(jiān)測、施工后的檢測三個(gè)部分。

（1）試驗(yàn)

試驗(yàn)指的是在設(shè)計(jì)前，應(yīng)進(jìn)行地基土的室內(nèi)配比試驗(yàn)，針對現(xiàn)場擬處理地基土的性質(zhì)，選擇適宜的固化劑、外加劑及其摻量，從而為設(shè)計(jì)提供不同齡期、不同配比的強(qiáng)度參數(shù)。

①水泥攪拌樁。設(shè)計(jì)綜合以上參數(shù)后進(jìn)行具體設(shè)計(jì)，之后進(jìn)行現(xiàn)場工藝性試樁，數(shù)量不得少于3根，用以檢驗(yàn)設(shè)計(jì)合理性，并根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果確定施工參數(shù)。

②高壓旋噴樁。旋噴樁基本方案制定后，應(yīng)根據(jù)工程實(shí)際情況進(jìn)行現(xiàn)場試驗(yàn)，確定施工參數(shù)及工藝。其中旋噴樁加固體強(qiáng)度和直徑，均應(yīng)通過現(xiàn)場試驗(yàn)確定。

（2）監(jiān)測

①水泥攪拌樁。施工過程中，所采用的水泥均應(yīng)過篩，已經(jīng)制備好的水泥漿液不得產(chǎn)生離析，泵送漿液應(yīng)當(dāng)連續(xù)進(jìn)行。拌制水泥漿的數(shù)量、水泥及外加劑的用量以及泵送漿液的時(shí)間應(yīng)當(dāng)進(jìn)行記錄；噴漿量及攪拌深度應(yīng)采用經(jīng)國家計(jì)量部門認(rèn)證通過的監(jiān)測儀器進(jìn)行自動(dòng)記錄。攪拌機(jī)噴漿提升的速度和次數(shù)均應(yīng)符合施工工藝要求，并記錄備案。施工時(shí)攪拌機(jī)械的垂直度和平面位置均需符合要求。成樁直徑和長度不得小于設(shè)計(jì)值。

②高壓旋噴樁。施工過程中，應(yīng)對噴漿流量、雙重管氣流壓力、提升速度等進(jìn)行監(jiān)測，以滿足設(shè)計(jì)要求。過程中注漿位置和垂直度均應(yīng)符合要求。成樁直徑和長度不得小于設(shè)計(jì)值。

圖1　水泥攪拌樁施工機(jī)械

圖2　高壓旋噴樁施工機(jī)械

（3）檢測

根據(jù)《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》要求，水泥土攪拌樁及旋噴樁復(fù)合地基檢測主要包括2個(gè)部分：

①成樁完整性和均勻性檢驗(yàn)。對于水泥土攪拌樁，可在成樁3d后，采用輕型動(dòng)力觸探檢驗(yàn)上部樁身均勻性，檢驗(yàn)數(shù)量為總樁數(shù)的1%，且不少于3根?；蛟诔蓸?d后，淺部開挖樁頭人工檢查，檢查成樁直徑和均勻性，檢查數(shù)量不少于總樁數(shù)的5%。對于旋噴樁，可采用開挖檢查、鉆孔取芯、標(biāo)貫、動(dòng)力觸探等方法。其中，檢查成樁質(zhì)量時(shí)，檢驗(yàn)數(shù)量不少于總樁數(shù)的2%。綜合以上要求，結(jié)合工程經(jīng)驗(yàn)，本工程主要采用了開挖人工檢驗(yàn)法對成樁情況進(jìn)行檢測，操作便利性高，同時(shí)對成樁破壞少。

②承載力檢驗(yàn)。應(yīng)采用復(fù)合地基靜載荷試驗(yàn)和單樁荷載試驗(yàn)。在成樁28d后進(jìn)行。檢驗(yàn)數(shù)量不少于總樁數(shù)的1%。當(dāng)檢驗(yàn)不符合設(shè)計(jì)要求時(shí)，應(yīng)進(jìn)行有效補(bǔ)強(qiáng)措施。

結(jié)語

根據(jù)上海軟土分布特點(diǎn)及本地工程經(jīng)驗(yàn)，對水泥攪拌樁和高壓旋噴樁在市政道路路基處理中的應(yīng)用進(jìn)行了剖析，為其它工程提供參考。

參考文獻(xiàn)

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