呂全綱，柳宇凱

1.中交第二公路勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，湖北 武漢 430052

2.湖北省自然災(zāi)害應(yīng)急技術(shù)中心，湖北 武漢 430071

21世紀(jì)以來，我國交通事業(yè)愈發(fā)飛速發(fā)展，城市路網(wǎng)構(gòu)建逐漸完善，尤其是東部沿海經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)深厚軟土地基上道路的建設(shè)蓬勃發(fā)展。目前，處理深厚軟土地基的方法主要有復(fù)合地基法和排水固結(jié)法。其中，復(fù)合地基法主要包括水泥攪拌樁、水泥粉煤灰碎石樁（CFG樁）以及預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁（PHC）等；排水固結(jié)法主要有袋裝砂井和塑料排水板等。從施工工期、工程質(zhì)量、造價(jià)等多方面考量，廣東省沿海地區(qū)市政道路通常使用水泥攪拌樁；然而實(shí)際施工卻受到施工工藝、機(jī)械等因素的限制，水泥攪拌樁加固深度超過15m后就難以保證樁體質(zhì)量，因此建議其一般不宜超過12m；但是軟土深度往往超過20m，水泥攪拌樁很難穿透軟土層，由此懸浮水泥攪拌樁復(fù)合地基也就應(yīng)運(yùn)而生。懸浮水泥攪拌樁在多個(gè)路基填筑高度不大的工程成功使用后，路基的工后沉降和承載力均滿足規(guī)范要求，表明懸浮水泥攪拌樁行之有效。文章以佛山市順德區(qū)龍盤北路東延線工程為例，論述了低填路基懸浮水泥攪拌樁的應(yīng)用。

1 項(xiàng)目概況

龍盤北路東延線工程道路全長約為2.541km，擬建道路沿線位于珠江三角洲沖積平原，屬于河口三角洲堆積地貌，場地現(xiàn)狀主要為魚塘、碎石路、拆遷區(qū)、施工工地以及河涌等。沿線路段主要的不良地質(zhì)問題為雜填土、淤泥及淤泥質(zhì)土。雜填土結(jié)構(gòu)松散，稍濕，土質(zhì)成分以黏性土為主，含礫、砂土等，土質(zhì)不均勻，堆填時(shí)間小于5年，承載力基本容許值[fao]為70kPa。淤泥、淤泥質(zhì)土，流塑，微具有腥臭味，含腐殖質(zhì)，局部夾薄層粉砂，強(qiáng)度低、壓縮性高、靈敏度大，其工程性能差，承載力基本容許值[fao]為50kPa，埋深為15～42m，且大部分集中于20～30m。道路沿線的工程地質(zhì)情況如表1所示。

表1 土工試驗(yàn)主要物理力學(xué)參數(shù)表

文章以項(xiàng)目典型段落K3+880～K3+960為研究對象，該路段道路寬50m，路基填筑平均高度約為2.5m，設(shè)計(jì)采用水泥攪拌樁等載預(yù)壓，等邊三角形布置，直徑為0.5m、間距為1.3m、樁長為12.0m。水泥攪拌樁未穿透軟土層，形成懸浮水泥攪拌樁復(fù)合地基。

2 承載力的確定

（1）單樁承載力特征值。水泥攪拌樁單樁承載力特征值應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場荷載試驗(yàn)確定，設(shè)計(jì)時(shí)可按式（1）估算，并且需要滿足式（2）的要求。

式中：Ra為水泥攪拌樁單樁承載力特征值；n為樁長范圍內(nèi)所劃分的土層數(shù)；Upi為第i層土樁的周長；qsi為第i層土的側(cè)阻力特征值；li為樁身范圍內(nèi)第i層土的厚度；α為樁端天然地基土的承載力折減系數(shù)；qp為樁端土未經(jīng)修正的地基承載力特征值；Ap為樁的截面積。

式中：fcu為標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下90d齡期的水泥土立方體抗壓強(qiáng)度平均值；η為樁身強(qiáng)度折減系數(shù)。經(jīng)計(jì)算，該路段水泥攪拌樁單樁承載為84kN。

（2）復(fù)合地基承載力特征值。復(fù)合地基承載力特征值應(yīng)通過復(fù)合地基靜荷載試驗(yàn)或采用單樁靜荷載試驗(yàn)結(jié)果和其周邊土的承載力特征值結(jié)合經(jīng)驗(yàn)確定，設(shè)計(jì)時(shí)可按式（3）估算。

式中：fspk為復(fù)合地基承載力特征值；m為面積置換率；β為樁間土承載力折減系數(shù)；fsk為處理后樁間土承載力特征值。經(jīng)計(jì)算，該路段水泥攪拌樁復(fù)合地基承載為120kPa。

（3）下臥層地基承載力。懸浮水泥攪拌樁地基存在軟臥下臥層，必須驗(yàn)算軟弱下臥層的地基承載力：

式中：Pz為荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合時(shí)，軟弱下臥層頂面處的附加應(yīng)力值；Pcz為軟弱下臥層頂面處土的自重壓力值；faz為軟弱下臥層頂面處經(jīng)深度修正后地基承載力特征值。經(jīng)計(jì)算，Pz+Pcz=26.0+214.3=240.3kPa≤faz=274.3kPa。

采用懸浮水泥攪拌樁處理后，單樁承載力、復(fù)合地基承載力及下臥層承載力驗(yàn)算均達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，滿足要求。

3 沉降量的確定

水泥攪拌樁復(fù)合地基的沉降計(jì)算包含復(fù)合地基加固區(qū)的沉降S1計(jì)算和加固區(qū)下臥層的沉降S2計(jì)算。

（1）復(fù)合地基加固區(qū)的沉降S1可按式（5）和式（6）計(jì)算。

式中：Epsi為各分層的樁土復(fù)合壓縮模量；ΔPi為地基中各分層中點(diǎn)的附加應(yīng)力；Δhi為地基中各分層的初始厚度；Ep為樁體壓縮模量；Esi為各分層的土體壓縮模量。

（2）加固區(qū)下臥層的沉降量S2可采用分層總和法計(jì)算，具體可參考《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50007—2011）的有關(guān)規(guī)定。

經(jīng)計(jì)算發(fā)現(xiàn)，該路段水泥攪拌樁處理后工后沉降為7cm，滿足規(guī)范一般路段工后沉降不大于30cm的要求。

4 水泥攪拌樁施工

（1）施工工藝（四噴四攪）。①水泥攪拌樁樁機(jī)運(yùn)至工地后，先進(jìn)行安裝調(diào)試，待內(nèi)外鉆桿旋轉(zhuǎn)、漿泵及計(jì)量設(shè)施一切調(diào)試正常后，樁機(jī)移至樁位。攪拌樁樁位偏差小于5cm。②啟動(dòng)深層攪拌樁機(jī)轉(zhuǎn)盤，待攪拌頭轉(zhuǎn)速正常后，方可使鉆桿沿導(dǎo)向架邊下沉邊攪拌，下沉速度可通過檔位調(diào)控，工作電流不應(yīng)大于額定值。③深層攪拌機(jī)預(yù)攪下沉?xí)r，后臺拌制水泥漿液，待壓漿前將漿液放入集料斗中開啟灰漿泵，通過管路送漿至攪拌頭出漿口，邊噴漿攪拌邊預(yù)攪下沉。④下沉到達(dá)設(shè)計(jì)深度后，邊噴漿攪拌邊提升鉆桿，使?jié){液和土體充分拌和直至攪拌鉆頭提升至設(shè)計(jì)標(biāo)高。⑤重復(fù)步驟③、④。⑥施工完一根樁后，清洗管路及攪拌頭，機(jī)具移位，進(jìn)行下一根樁的作業(yè)。

（2）試樁。在進(jìn)行大面積施工前必須通過現(xiàn)場工藝性試樁，以取得樁體滿足設(shè)計(jì)要求的各種技術(shù)參數(shù)和合適的施工方法。每個(gè)工點(diǎn)試驗(yàn)樁根數(shù)不小于5根，建議根據(jù)不同的水灰比、水泥含量分別設(shè)置3組。通過試樁確定以下技術(shù)參數(shù)：①滿足設(shè)計(jì)噴入量的各種參數(shù)，如鉆進(jìn)速度、提升速度、攪拌速度、噴漿壓力、單位時(shí)間噴入量、兩次噴漿量的分配；②確定攪拌的均勻性，驗(yàn)證預(yù)定的工藝流程；③掌握下鉆和提升的阻力，采取相應(yīng)的技術(shù)措施；④確定軟土含水量和噴漿量的關(guān)系，求得最佳噴漿量和漿液的水灰比；⑤一旦確定提升速度，水灰比、空壓機(jī)、灰罐和攪拌機(jī)不能隨意變動(dòng)。（供參考的機(jī)械參數(shù)：鉆進(jìn)速度v＜1.0m/min；提升速度為0.4～0.8m/min；攪拌轉(zhuǎn)數(shù)r為30～50r/min；鉆進(jìn)、復(fù)攪、提升時(shí)管道壓力為0.3～0.4MPa；噴漿時(shí)管道壓力為0.50～0.60MPa。）

（3）成樁質(zhì)量檢測。攪拌樁成樁后由專門的檢測單位進(jìn)行檢測；攪拌樁在成樁后3d內(nèi)進(jìn)行樁身質(zhì)量檢驗(yàn)，采用輕便動(dòng)力觸探方法。復(fù)合地基承載力檢驗(yàn)應(yīng)采用復(fù)合地基靜載試驗(yàn)和單樁靜載試驗(yàn)。為評價(jià)樁身抗壓強(qiáng)度、含灰量、堅(jiān)硬程度、攪拌均勻性等指標(biāo)，施工后需要進(jìn)行抽芯試驗(yàn)，一般應(yīng)隨機(jī)抽取，且分布均勻。漿噴樁施工結(jié)束28d并經(jīng)檢驗(yàn)合格后，方可以填筑路基。

5 水泥攪拌樁處理效果

水泥攪拌樁施工完后，經(jīng)佛山市質(zhì)量檢驗(yàn)監(jiān)督站檢測顯示，水泥攪拌樁單樁承載力可達(dá)120kN、復(fù)合地基承載力約為160kPa，均能滿足設(shè)計(jì)要求。通車2年后的工后沉降約4.8cm，遠(yuǎn)小于規(guī)范要求的30cm，道路運(yùn)行狀況良好。

6 結(jié)論

（1）懸浮水泥攪拌樁用于深厚軟土填方較低路段，處理效果較好，既能滿足工程質(zhì)量要求，又能節(jié)約部分工程費(fèi)用，表明在某種程度上可推廣使用。（2）懸浮水泥攪拌未穿透軟土層，實(shí)際設(shè)計(jì)與施工時(shí)需要著重考慮軟弱下臥層的承載力及沉降是否滿足要求。