公路軟土地基處理方案及效果探析
——以福州市南江濱東大道延伸段為例

林 娟

(福州市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院 福建福州 350003)

0 引言

福州馬尾新城的開發(fā)與建設(shè)，承擔(dān)著探索具備創(chuàng)新活力和時(shí)代特征的城市發(fā)展模式和規(guī)劃理念的歷史重任，其中南江濱東大道延伸段位于馬尾新城總體規(guī)劃“兩組團(tuán)-廊道”中的三江口組團(tuán)南臺(tái)島東部片區(qū)，是新城建設(shè)重點(diǎn)項(xiàng)目。但該片區(qū)軟土問題突出，為解決該問題，本文結(jié)合工程經(jīng)驗(yàn)與相關(guān)研究成果，針對(duì)實(shí)際地質(zhì)情況，采用多種軟土地基綜合處置方法，較好地指導(dǎo)了工程的實(shí)施。

1 工程概況

1.1 基本情況

項(xiàng)目位于福州市南臺(tái)島東部，北起南江濱東大道，向南止于下洋路，沿線與螺城路(主干道)、環(huán)島路(快速路)、三江路(主干道)等道路平交、下穿福廈高速公路連接線，全長(zhǎng)6970m。南江濱東大道延伸段道路工程起點(diǎn)璧頭(K8+630)至下洋路(K15+600)為城市主干道，設(shè)計(jì)時(shí)速50km/h，項(xiàng)目位置如圖1所示。

圖1 項(xiàng)目地理位置圖

1.2 軟土分布及性質(zhì)

工程所在地地勢(shì)西高東低，地貌為河流侵蝕堆積，屬閩江一級(jí)階地，地質(zhì)條件復(fù)雜、軟土分布廣泛，各土層在水平方向分布及性質(zhì)不均勻，基巖面起伏較大，在垂直方向土層軟硬相間，均勻性差。其地質(zhì)特征如表1所示。

表1 南江濱東大道延伸段軟土地基工程地質(zhì)特征與處理方案[1-7]

2 軟土路基設(shè)計(jì)方案

2.1 設(shè)計(jì)依據(jù)

在對(duì)沿線工程地質(zhì)、水文等自然條件進(jìn)行了深入調(diào)查的基礎(chǔ)上，依據(jù)《城市道路工程設(shè)計(jì)規(guī)范》(CJJ37-2012)、《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTGD30-2004)和《公路路基施工技術(shù)規(guī)范》(JTG F10-2006)的規(guī)定進(jìn)行方案設(shè)計(jì)。

2.2 軟土處理方案

在考慮軟土各項(xiàng)物理力學(xué)指標(biāo)基礎(chǔ)上，結(jié)合軟土分布范圍、厚度，路基填土高度及工期等因素，根據(jù)控制各路段工后沉降的設(shè)計(jì)原則，對(duì)各路段穩(wěn)定和工后沉降計(jì)算后，確定地基處理方案。

2.2.1方案選擇

綜合考慮軟土分布情況和經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行軟土處理方案的選定。該工程所選擇的軟土處理方案、各區(qū)段處理方式如表1所示[1-7]。

2.2.2方案設(shè)計(jì)

據(jù)南江濱東大道延伸段軟土地基實(shí)際情況，對(duì)所選方案的技術(shù)參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，如表2所示。

表2 軟土路基處理方案參數(shù)設(shè)計(jì)

2.2.3軟基處理設(shè)計(jì)技術(shù)控制

2.2.3.1沉降控制指標(biāo)

工后沉降量：城市主干道軟土路基工后沉降量應(yīng)滿足《城市道路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》(CJJ 194-2013)的規(guī)定，其設(shè)計(jì)值與規(guī)范值如表3所示。

表3 工后沉降量設(shè)計(jì)值與規(guī)范值

2.2.3.2沉降監(jiān)測(cè)方案

沉降監(jiān)測(cè)目的是保證路基施工和營(yíng)運(yùn)路基穩(wěn)定性，為此需按下述方法進(jìn)行監(jiān)測(cè)：

(1)在施工期間，每天進(jìn)行1次邊樁及沉降觀測(cè)。若沉降突變，每天觀測(cè)2～3次。

(2)當(dāng)填筑高度小于3m時(shí)，填筑速率可適當(dāng)加快，但后期填筑速率必須嚴(yán)格要求，施工的填筑控制標(biāo)準(zhǔn)為：沉降≤10mm/d，邊樁位移≤2mm/d，測(cè)斜管位移≤3mm/d，填筑至預(yù)期高度后，還應(yīng)加強(qiáng)沉降觀測(cè)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)路堤頂面標(biāo)高低于設(shè)計(jì)高15cm～20cm時(shí)，及時(shí)補(bǔ)土，要求不得一次性補(bǔ)土。

(3)至預(yù)期高度后連續(xù)2個(gè)月實(shí)測(cè)沉降速率小于2mm/月，視為基本穩(wěn)定，則進(jìn)入下一工序施工。

(4)路面鋪筑以后，每3個(gè)月觀測(cè)1次；當(dāng)遇到暴雨時(shí)，加密監(jiān)測(cè)頻率。

3 軟基處理施工方案

3.1 VCP施工

施工前在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行試驗(yàn)，以確定水壓、振密電流和留振時(shí)間等各種施工參數(shù)，參數(shù)用于控制施工質(zhì)量。振密孔施工順序宜沿直線逐點(diǎn)逐行進(jìn)行，振沖施工前挖除表層淤泥、雜填土等不良土質(zhì)。

3.1.1施工工藝

施工工藝如圖2所示，其具體注意事項(xiàng)如下：

圖2 振沖擠密施工工藝圖

(1)首先用吊機(jī)將振沖器吊起垂直對(duì)準(zhǔn)樁位，啟動(dòng)水泵，水壓控制在400～600kPa之間，水流量為350～400L/min，噴水中心偏差≤50mm。

(2)地基全部浸潤(rùn)并達(dá)到飽和后，將振沖器徐徐沉入砂中，電流控制在60～80A，振沖器繼續(xù)以8～10m/min的速度往下沉，直至沉入設(shè)計(jì)處理深度。

(3)振沖器停止在設(shè)計(jì)處理最深處開始留振，同時(shí)減少向下沖的水量。打開另一管系閥門，使水流沖射振點(diǎn)孔口周壁，同時(shí)使人用鐵鍬翻動(dòng)砂土，加速砂粒迅速向孔內(nèi)深處塌陷沖填。留振約60～90s，待電流回升至規(guī)定的100～120A時(shí)，開始以0.5m為一段，上提振沖器，再留振60s，射水沖砂，如此分段提升振沖器、回填砂料、留振，直到出于孔口。

3.1.2質(zhì)量控制

振沖擠密采用標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)和載荷試驗(yàn)兩種方法進(jìn)行檢測(cè)，其中標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)抽檢數(shù)量為不少于總樁數(shù)0.5%，載荷試驗(yàn)采用復(fù)合地基方法進(jìn)行檢測(cè)，抽檢不少于總樁數(shù)的0.2%，且不少于3點(diǎn)。

3.2 CFG樁施工

3.2.1施工工藝

CFG樁施工采用長(zhǎng)螺旋鉆孔灌注成樁，成樁工藝性試驗(yàn)樁數(shù)不宜小于3根，通過試樁確定材料配比；試樁時(shí)，主要考查設(shè)計(jì)的施打順序、樁距和CFG樁復(fù)合地基設(shè)計(jì)承載力及沉降是否滿足要求。當(dāng)試樁結(jié)果滿足設(shè)計(jì)要求后方進(jìn)行大面積施工。其工藝流程如下：

樁機(jī)就位、調(diào)平→鉆孔至設(shè)計(jì)高程→泵送混合料→拔管、灌注混合料至樁頂設(shè)計(jì)高程→移機(jī)→分別插入6根豎向鋼筋→樁頂混凝土達(dá)到一定齡期后，清理樁間土，并鑿除樁頭→基底驗(yàn)槽合格后，澆筑樁帽→鋪設(shè)褥墊層。

3.2.2質(zhì)量控制

(1)施工前預(yù)留保護(hù)土層，厚度一般為300mm～500mm，據(jù)季節(jié)和設(shè)備重量等增加。

(2)開機(jī)前及施工中檢查導(dǎo)向架的垂直度，樁體垂直度偏差不超過1.5%，樁位偏差不大于50mm。

(3)中心泵壓工藝混合料的坍落度應(yīng)控制160mm～200mm；嚴(yán)格控制離析，投料量不少于設(shè)計(jì)灌注量。

(4)路堤下CFG樁施工時(shí)，確保預(yù)留樁頭的長(zhǎng)度，對(duì)樁頭上部2m～3m進(jìn)行振搗。

(5)打樁過程中，經(jīng)常檢查混合料配合比、坍落度、提鉆速度、成孔深度、灌入量，并做好記錄。做混合料試塊，每臺(tái)機(jī)械一天做一組(3塊)試塊(邊長(zhǎng)150mm)，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)，測(cè)定28d強(qiáng)度。

3.3 PTC樁施工

3.3.1PTC樁的成品質(zhì)量要求

根據(jù)施工圖設(shè)計(jì)文件中的樁基深度匹配長(zhǎng)度進(jìn)行組合。樁基處理深度>24m時(shí)，不超過3節(jié)樁組合；深度≤24m時(shí)，不超過2節(jié)樁組合。施工時(shí)按照“長(zhǎng)樁在下，短樁在上”的順序進(jìn)行施工。管樁的外觀質(zhì)量和尺寸允許偏差注意滿足規(guī)范要求。

3.3.2PTC樁的運(yùn)輸、起吊和堆放技術(shù)要求

PTC樁長(zhǎng)細(xì)比大，自重大，在起吊、運(yùn)輸過程中過大的動(dòng)荷載易使PTC樁產(chǎn)生環(huán)裂。正確的起吊方式是兩支點(diǎn)法或兩頭勾吊法，并在吊裝過程中輕吊輕放，禁止采用拖吊，避免產(chǎn)生較大動(dòng)荷載。

3.3.3施工工藝

接樁質(zhì)量決定了工程質(zhì)量，焊接嚴(yán)格遵照《建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)規(guī)程》JGJ8和下列規(guī)定。

(1)下節(jié)樁段的樁頭宜高出地面0.5m；

(2)下節(jié)樁的樁頭處宜設(shè)導(dǎo)向箍，接樁時(shí)上下節(jié)樁段保持順直，錯(cuò)位偏差不大于2mm；

(3)焊接要求對(duì)稱，焊接層數(shù)不得少于2層，第一層焊完后先把焊渣清理干凈，方進(jìn)行第二層；

(4)焊好后樁接頭在自然冷卻8min后繼續(xù)錘擊；

(5)焊接接頭的質(zhì)量檢查，對(duì)于同一工程探傷抽樣檢驗(yàn)不少于3個(gè)接頭。

3.3.4質(zhì)量控制

施工完成后，對(duì)PTC樁成樁質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)，因?yàn)橹挥锌刂坪贸蓸顿|(zhì)量，才能保證復(fù)合地基的設(shè)計(jì)要求。PTC樁施工質(zhì)量要求滿足表4所示的要求。

表4 PTC樁的施工質(zhì)量控制要求

4 施工效果評(píng)價(jià)

4.1 VPC施工效果

經(jīng)VPC處理后的路段地表以下，標(biāo)貫擊數(shù)從5～18擊，提高到14～23擊，且地基土力學(xué)指標(biāo)較為均勻，離散性小，能夠滿足設(shè)計(jì)要求。

4.2 CFG施工效果

通過現(xiàn)場(chǎng)抽芯檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，樁身混凝土芯均完整，樁體強(qiáng)度和單樁承載力均能夠達(dá)到設(shè)計(jì)值，即C15和450kN；施工總沉降量在10mm～45mm之間，卸載后回彈系數(shù)15%～35%之間，且本批次單樁極限承載力為480～600kN之間，符合設(shè)計(jì)要求。

4.3 PTC樁施工效果

工程路段經(jīng)預(yù)應(yīng)力管樁施工結(jié)束到填筑路基全部完成，共耗時(shí)8個(gè)月，經(jīng)檢測(cè)在路基的填筑過程中，路基的最大側(cè)向位移為4cm，最大沉降為15.5cm，路基處于穩(wěn)定狀態(tài)。

綜上，該工程所采用的3種軟土地基處理方案能夠有效提高所處理路段的地基承載能力，較好地保證了工程的順利開展。

5 結(jié)語

福州市南江濱東大道延伸段軟土地基特點(diǎn)突出，鑒于此，本文重點(diǎn)介紹了項(xiàng)目軟土地基處理的分段設(shè)計(jì)方案，涉及VCP處理、CFG樁和PTC樁三種方法。另外，總結(jié)了各方案的設(shè)計(jì)與施工要點(diǎn)。該工程竣工后，經(jīng)驗(yàn)收路段達(dá)標(biāo)率完好，到目前未出現(xiàn)不良沉降變形、結(jié)構(gòu)完整，取得了較好的效果。

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