方文興 傅建國

摘 要：軟土地基處理對道路工程質(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。本文對長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)的沉降問題，提出以水泥攪拌樁+泡沫砼輕質(zhì)路堤的方式對軟基進(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10 m，總長度為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段位于長湖申大橋兩端及過渡段處，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

場地清理：水泥攪拌樁施工前首先保證施工場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。

測量放樣：和業(yè)主方、監(jiān)理工程師對設(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)核無誤后才能進(jìn)行使用。測量工作人員通過全站儀根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙和布裝圖進(jìn)行樁位、孔口標(biāo)高等測量放樣作業(yè)，填寫報(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，利用水平尺對攪拌機(jī)械的水平進(jìn)行測定，通過全站儀對鉆井架垂直進(jìn)行測定，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。按照要求對每盤漿體都要做抽檢，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2 h。制備好的水泥將在倒入漿池時(shí)需要加篩過濾，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噴漿停漿時(shí)間進(jìn)行控制，開鉆后應(yīng)連續(xù)作業(yè)，不允許在沒有噴漿的狀態(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，保障樁長與噴漿量滿足規(guī)定要求。

第三，攪拌樁需要透過軟土層達(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)開始顯著上升，則說明鉆頭到達(dá)硬土層。若持續(xù)長度大于0.5 m，則說明進(jìn)入持力層。如果實(shí)際樁長與設(shè)計(jì)樁長不匹配，則應(yīng)該分以下情況進(jìn)行處置：若實(shí)際樁長度達(dá)到設(shè)計(jì)樁長度，不過軟弱土層還沒有穿透，則繼續(xù)施鉆一直到達(dá)到持力層0.5 m深;若實(shí)際樁長沒有達(dá)到設(shè)計(jì)樁長度，同時(shí)說明在硬土層中鉆孔，此時(shí)需要繼續(xù)施鉆持力層0.5 m深;如果施工樁長與設(shè)計(jì)樁長不一致時(shí)，施工單位應(yīng)分析原因并及時(shí)報(bào)告，并由現(xiàn)場監(jiān)理確認(rèn);如果出現(xiàn)施工樁長與設(shè)計(jì)樁長大范圍不符，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，在施工過程中，因各種問題導(dǎo)致停漿時(shí)，需要對中斷深度進(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、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)

施工人員在施工過程中還需要對施工記錄進(jìn)行檢查，對每根樁的質(zhì)量進(jìn)行評定。如果樁不合格，還需要對其具體位置與數(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)方面來進(jìn)行：一是水泥攪拌樁沒有達(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，避免載荷過大造成樁斷裂等問題;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)從一端開始進(jìn)行澆筑。倘若澆筑高度過高，則可以考慮由中間向四周的模式來進(jìn)行;其次當(dāng)澆筑到預(yù)定高度時(shí)，通過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，預(yù)壓期內(nèi)路基實(shí)測標(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，回折長度不小于2 m。

4 結(jié)語

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。通過本項(xiàng)目的應(yīng)用和后續(xù)沉降觀測結(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)對于大橋道路沉降的控制水平要求也越來越高，所以大橋道路路基設(shè)計(jì)中的軟基處理問題也成為熱點(diǎn)問題。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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