淺談津汕高速公路軟土地基處理應用及改進措施

郭獻博

(衡水衡通公路工程監理咨詢有限公司)

1 工程設計概況

津汕高速公路河北段根據所經地段軟土地基分部較為廣泛，且埋藏淺、厚度大、分布不均勻的特點。確定對路橋的過渡段的縱向30 m，橫向48 m作為沉降的主控制段，箱型通道及涵洞兩側20 m區段作為沉降的次控制段，采用深層水泥攪拌樁由路到橋的過渡段間距1.4～1.0 m，樁間距由疏到密進行漸變，樁徑0.5 m按等邊三角形布置，攪拌樁處治寬度至坡腳外0.5 m，處理深度H按實際地質情況采用。水泥摻入量為加固土體質量的15%;水灰比0.5;樁體28 d無側限抗壓強度不低于1.5 MPa，處理后單位復合地基承載力不小于150 kPa。深層水泥攪拌樁頂部采用加強型雙向塑土工格柵。主控制段的工后沉降容許值不大于10 cm，次控制段的工后沉降容許值不大于20 cm，其他正常路基的軟土地基段為一段控制段其工后沉降容許值不大于30 cm。其他正常路基的軟土地基段采用砂墊層+土工格柵+塑料排水板+超載預壓的處理方式主要針對下部軟弱土體含水量較高的一般控制段。

2 深層水泥攪拌樁處理軟土地基

2.1 深層水泥攪拌樁試樁目的

深層水泥攪拌樁是將水泥與地基土原位攪拌形成圓柱狀，形成水泥土復合地基以提高地基承載力，減小沉降。在攪拌樁正式開工前，應根據地質情況選取代表性工點，做不少于5根工藝性試樁，以便取得符合設計要求的工藝控制數據，其中包括制漿工藝、水灰比、注漿壓力、鉆具鉆進速度、提升速度、提升時鉆頭反轉速度、攪拌遍數、復拌遍數、復拌深度、單位時間注漿量、每延米注漿量等數據，并經質量檢驗合格后，寫出試樁總結報告，做為施工的控制依據及操作規程，嚴格認真執行。

2.2 深層水泥攪拌樁施工工藝流程

地上地下清障、地面平整→測定樁位→攪拌樁機定位調平→配制水泥漿→攪拌樁鉆頭下沉至設計深度→邊噴漿邊攪拌提升鉆頭至預定的停漿面→重復攪拌下沉至設計加固深度→邊噴漿邊攪拌提升鉆頭至預設的停漿面→重復攪拌下沉至設計加固深度→提升攪拌(或噴漿)至預定的停漿面→重復攪拌下沉至設計加固深度→提升攪拌至預定的停漿面→關閉攪拌機、清理、清理鉆具→移至下一根樁位。

2.3 深層水泥攪拌樁施工工藝質量控制要求

(1)材料控制要求。水泥采用不低于32.5級礦渣水泥，也可采用硅酸鹽水泥。對進場的同廠家、同品質、同編號、同生產日期的水泥以200 t為一檢驗批，按有關的檢驗方法做膠砂強度、安定性、細度、凝結時間等項目試驗，符合標準時方可使用，但對受潮的水泥不允許使用。

(2)深層水泥攪拌樁的施工過程控制。

①水泥攪拌樁的樁位偏差不得大于5 cm，樁身垂直偏差不超過1.5%，施工中應對樁機的定位及垂直度進行認真檢查并填寫檢查記錄表。

②深層水泥攪拌機的噴漿提升速度、攪拌次數、噴漿壓力等必須符合工藝要求，并有專人檢查并記錄，當因故停止噴漿時，應將攪拌頭下沉至停漿點以下0.5 cm處，待恢復供漿時再噴漿攪拌提升，并在記錄中記明這種異常情況及其深度。

③攪拌機預攪下沉時不宜沖水，當遇到硬土層攪拌下沉太慢時，經旁站監理認可后，方可適量加水，但沖水對樁身強度有較大影響，應加大噴漿量，增加復攪遍數。

④水泥漿必須使用機械攪拌，拌和時間不少于3 min，用比重計測其比重，并檢測稠度，且應過篩，不得產生離析。比重、稠度應與強度試驗制備試件時一致。泵送漿必須連續。

⑤當水泥漿到達噴漿口后，應噴漿攪拌30 s，在水泥漿與樁端土充分攪拌后，再提升攪頭，邊噴漿、邊提升、邊旋轉攪拌，提升到原地面下30～50 cm時，不停漿原地攪拌30 s再下沉攪拌。

⑥水泥漿拌制數量，應滿足單樁總量拌制，一次使用完，均勻噴漿，不得剩余，不足者可以補量。

2.4 土工格柵的鋪設

土工格柵一般鋪設在路堤的底部，以調整上部荷載對地基的應力分布。通過土工格柵的縱橫向抗拉力，來提高地基的局部抗剪強度和整體抗滑穩定性，并減少地基的側向擠出量。在施工中應拉平緊貼下承層，其重疊、縫合和錨固應符合設計要求。

3 深層水泥攪拌樁施工中存在的問題及改進措施

3.1 鉆頭結構形式的選用

津汕高速公路河北段某合同段進場初期時的深層水泥攪拌機械中，大部分鉆頭采用3層或2層厚板狀一字平鉆頭。該鉆頭在砂性的軟土層中鉆進效果還算可以，但在粘性土層中鉆進時，切割、破碎土體的能力就非常差。下鉆時，容易將土體擠壓成餅狀、大塊狀，噴漿的均勻性和復攪的效果較差，還容易出現抱鉆、翻淤和堵管等問題。對問題樁通過挖驗后發現，樁體往往存在噴漿不均勻，完整性和堅硬度差等問題。分析其原因除與處理的土層、送漿的壓力、水泥的用量等有關外，與鉆頭的結構形式有密切的關系。發現這些問題后，將鉆頭進行了改進，將3層或2層厚板狀一字平鉆頭改為3層薄板狀一字形斜鉆頭。改進后的鉆頭下層刀片由平改為350～450，并加焊了利于切土的倒三角或倒牛角刺，從而克服了翻淤、翻漿、抱鉆和因抱鉆而堵管的問題，同時加快了鉆進速度，提高效率、縮短工期，更明顯的是經過標貫及取芯檢測，芯樣的完整性和堅硬度有很大的改觀。

3.2 鉆頭的使用與更換

在日常施工中鉆頭使用和更換是被施工及操作人員容易忽視的問題，鉆頭在鉆進和復拌過程中鉆頭與軟土的磨擦會使鉆頭的直徑會慢慢的減小，鉆頭的頂部倒三角或倒牛角刺會被慢慢的磨損。在津汕高速公路河北段某段跨線橋路橋過度段位置深層水泥攪拌樁施工過程中進行了對比和測試，該處共設有水泥攪拌樁3 216根、樁徑為500 mm、深度為15 m，工程地質縱斷面圖來看，主要為亞粘土，軟弱地和亞砂土。從表1中可以看鉆機在鉆井過程中鉆頭的磨損情況。

表1 鉆機在鉆井過程中鉆頭的磨損情況

通過表1在實際施工中檢驗對比來看，在深層水泥攪拌樁施工中應注意選取鉆頭的直徑，并根據地質情況，樁的設計深度，樁徑等選取鉆頭的直徑(建議取比設計樁徑小10～18 mm的鉆頭)，鉆頭直徑偏大導致工期和水泥材料的浪費，鉆頭直徑偏小導致樁徑偏水不能滿足設計要求，同時在鉆進的過程中應常檢測鉆頭的磨損情況，并及時的更換鉆頭。常施工中容易被施工人員或操作人員忽視，所以現場監理人員和項目施工管理人員應及時的檢查和督促，保證軟土地基的處理以滿足設計和使用要求。

4 檢測結果

該處單樁堅向承載力隨機檢測均達到設計值(150 kPa)要求，單樁復合地基承載力均達到設計值(300 kPa)要求，隨機抽檢開挖深度1 m目測樁體圓勻、無縮頸的凹陷現象、粉體攪拌均勻、凝體無松散。鉆芯取樣檢測:芯樣呈深灰色、水泥分布均勻呈長柱狀，完整連續，代表芯樣無側限抗壓強度較高。屬一類優質樁。具體檢測數據見表2和表3。

表2 某樁號跨線橋水泥攪拌樁靜載試驗結果

表3 跨線橋鉆芯取樣法試驗結果

5 結論

通過施工后近兩年的觀察，使用水泥攪拌樁加土工格柵處理過的路段，沉降值均能滿足設計要求。由此可見，采用復合軟基處理法對于路橋過度段進行處理，可對預防橋頭跳車起到至關重要的作用。津汕高速公路河北段某合同段的施工管理和實際檢測證明，在施工過程中，必須注意施工方法的改進和處理效果的檢驗，通過嚴格細致的施工管理和現場監控即能提高的工程質量，同時又控制了投資成本并縮短計劃工期。

[1]公路路基施工技術規范(JTG F10-2006)[S］.人民交通出版社.

[2]公路軟土地基路堤設計與施工技術規范(JTJ017-96)[S］.人民交通出版社.