南昌市天祥南大道快速路工程軟基處理實踐

熊雪明

（南昌市城市規劃設計研究總院，江西 南昌330038）

1 概 述

南昌是江西省的省會，位于長江中下游，鄱陽湖西南岸，是唯一一個與長江三角洲、珠江三角洲和閩東南經濟區相毗鄰的省會城市，具有承東啟西、連接南北的區位優勢，有較強的產業輻射功能，是中部地區的經濟、文化、交通、金融和商貿中心之一，是長江經濟帶重要的節點城市。

天祥大道是一條南昌市東翼重要的城市交通廊道，是城市總體規劃干線路網規劃中“五橫三縱”城市快速中的東二環快速路。為將南昌打造成為“帶動全省發展的核心增長極”，建設與現代化大都市相匹配的城市綜合交通系統，南昌市啟動了天祥大道南延即天祥南大道快速路工程。天祥南大道快速路主要位于南昌市城東片區的瑤湖以南-羅家以東區域，項目北起洛陽東路，經南鋼北路、解放東路、新溪橋路、廣州路、朱橋東路，南至昌南大道，全長約8 km。道路工程位置如圖1所示。

天祥南大道定位為南昌市東二環快速路，采用主輔路地面快速路形式修建，四塊板斷面形式，快、慢分行，主車道設計速度80 km/h，兩側輔道設計速度40 km/h。道路總寬66m，其中中央分隔帶寬4m，兩側快車道各寬12m（雙向六車道），兩側快慢分隔帶各寬6.0m，兩側慢車道各寬8.5m（機非混行，雙向四車道），兩側人行道各寬4.5m。道路標準橫斷面如圖2所示。

2 軟土地基

圖1 工程位置示意圖

圖2 道路標準橫斷面設計圖（單位：cm）

道路沿線路基大部分為填方路基，局部為挖方路基。沿線地表分布雜填土、素填土、耕植土和水塘溝渠底淤泥，下臥粉質黏土、細砂、粗砂、圓礫、泥質粉砂巖。

一般路基段路基修筑前，挖除地表種植物及其根莖；疏干路基范圍內的地表積水，清除路基范圍內的雜填土、素填土、耕植土和水塘溝渠底淤泥；清淤清表后碾壓原狀土至設計要求密實度后采用填砂路基分層填筑、碾壓路基，后鋪筑路面結構。填方路基邊坡高度不大于8m時，邊坡坡率采用1∶1.5；填方路基邊坡高度大于8m時，上部8m邊坡坡率采用1∶1.5，8m以下邊坡坡率采用1∶1.75。挖方路基邊坡坡率采用1∶1；路基邊坡采用三維植被網防護。

ZK9+460～ZK10+220位于成片深水塘，水深約4m，淤泥深度0.5～6.5m。根據地勘資料，該淤泥、淤泥質黏土層地質描述為灰、青灰色，流塑至軟塑狀，黏性較好，切面較光滑，干強度和韌性中等，略具搖震反應，含有機質，具腐臭味，為高壓縮性土，分布于道路沿線溝、塘內的表層。

根據項目的縱斷面設計和上述地質情況，ZK9+460～ZK10+220段為高填方路基，平均填方高度約7m，最大填方高度約12m，且道路兩側用地為規劃城市建設用地，不適合建設橋梁以免影響用地開發后的使用，故仍然以路基的形式通過水塘，但需要進行軟基加固處理。

3 軟基處理方案的確定

淤泥、淤泥質黏土軟基常用的加固處理方法有水泥土攪拌樁、高壓噴射注漿和CFG樁。根據實踐經驗并結合該工程實際情況，確定采用高壓旋噴樁法進行軟基加固處理。

高壓旋噴注漿法是在化學注漿法的基礎上，采用高壓水射流切割技術而發展起來的。高壓噴射注漿就是利用鉆機鉆孔，把帶有噴嘴的注漿管插至土層的預定位置后，以高壓設備使漿液成為20MPa以上的高壓射流，從噴嘴中噴射出來沖擊破壞土體。部分細小的土料隨著漿液冒出水面，其余土粒在噴射流的沖擊力、離心力和重力等作用下，與漿液攪拌混合，并按一定的漿土比例有規律地重新排列。漿液凝固后，便在土中形成一個固結體與樁間土一起構成復合地基，從而提高地基承載力，減少地基變形，達到地基加固的目的。

根據噴射方法的不同，噴射注漿可分為單管法、二重管法和三重管法。

（1）單管法。單層噴射管，僅噴射水泥漿（見圖3）。

（2）二重管法。又稱漿液氣體噴射法，是用二重注漿管同時將高壓水泥漿和空氣兩種介質噴射流橫向噴射出，沖擊破壞土體。在高壓漿液和它外圈環繞氣流的共同作用下，破壞土體的能量顯著增大，最后在土中形成較大的固結體（見圖4）。

圖4 二重管旋噴注漿示意圖

（3）三重管法。這是一種漿液、水、氣噴射法，使用分別輸送水、氣、漿液三種介質的三重注漿管，在以高壓泵等高壓發生裝置產生高壓水流的周圍環繞一股圓筒狀氣流，進行高壓水流噴射流和氣流同軸噴射沖切土體，形成較大的空隙，再由泥漿泵將水泥漿以較低壓力注入到被切割、破碎的地基中，噴嘴做旋轉和提升運動，使水泥漿與土混合，在土中凝固，形成較大的固結體，其加固體直徑可達2m（見圖5）。

圖5 三重管旋噴注漿示意圖

根據承建方的施工設備和南昌市其他類似工程的實踐經驗，該工程軟基處理采用二重管高壓旋噴樁（見圖6）。根據現行《建筑地基處理技術規范》（JGJ 79—2012），進行高壓旋噴樁的樁直徑、樁間距、單樁豎向承載力特征值、復合地基承載力特征值的計算。

圖6 高壓旋噴注漿機

（1）單樁豎向承載力特征值計算公式。《建筑地基處理技術規范》（JGJ79—2012）式（7.1.5-3）：

（2）復合地基承載力特征值計算公式。《建筑地基處理技術規范》（JGJ 79—2012）式（7.1.5-2）：

根據工程經驗，經過多次試算，結合施工設備，確定采用直徑為D=70 cm、樁間距為180 cm的梅花形布置樁，單樁豎向承載力特征值250 kN，地基加固處理后復合地基承載力特征值要求不小于130 kPa。

4 高壓旋噴樁軟基處理實施

4.1 施工技術參數控制建議

（1）高壓旋噴注漿的主要材料為水泥，宜采用強度等級不小于42.5級的普通硅酸鹽水泥，水泥漿液的水灰比為1.0左右。水泥用量理論值為320 kg/延米。

（2）可采用二重管法，注漿壓力為18～23MPa，提升速度小于15 cm/min，轉速小于16 r/min，噴射量60～70 L/min，壓縮空氣500～700 kPa。

（3）施工完畢，應對樁基進行檢驗，檢驗頻率大于1%，并不小于6點。

（4）樁基應按照一定順序間隔施工。

4.2 施工質量控制要點

（1）正式開工前應認真做好試樁工作，確定合理的施工技術參數和漿液配比。

（2）旋噴過程中，冒漿量小于注漿量的20%為正常現象，若超過20%或完全不冒漿時，應查明原因，調整旋噴參數或改變噴嘴直徑。

（3）鉆桿旋轉和提升必須連續不中斷，拆卸接長鉆桿或繼續旋噴時要保持鉆桿有10～20 cm的搭接長度，避免出現斷樁。

（4）在旋噴過程中，如因機械出現故障中斷旋噴，應重新鉆至樁底設計標高后重新旋噴。

（5）制作漿液時，水灰比要按設計嚴格控制，不得隨意改變。在旋噴過程中，應防止泥漿沉淀，濃度降低。不得使用受潮或過期的水泥。漿液攪拌完畢后送至吸漿桶時，應有篩網進行過濾，過濾篩孔要小于噴嘴直徑1/2為宜。

（6）在旋噴過程中，若遇到孤石或大漂石，樁可適當移動位置（根據受力情況，必要時可加樁），避免畸形樁或斷樁。

4.3 施工質量要求

高壓旋噴樁的施工質量要求見表1。

5 軟基處理效果

根據前述軟基處理方案，高壓旋噴樁單樁豎向承載力特征值250 kN，地基加固處理后復合地基承載力特征值130 kPa。

表1 高壓旋噴樁的施工質量要求

軟基處理實施后，經檢測和數據統計分析整理后，單樁豎向承載力特征值為276 kN，地基加固處理后復合地基承載力為145 kPa，滿足軟基處理設計方案的要求，同時預留了約10%的安全儲備。

天祥南大道快速路于2017年12月竣工運營，已建成通車快兩年。經軟基處理段路基沉降觀測表明，軟基處理方案效果良好，路基沉降均在20mm之內，滿足相關設計規范和使用功能要求。

6 結 語

天祥南大道快速路的建成將為拉大城市框架、拓展城市空間、改善交通現狀、方便沿線單位車輛及居民出行、提高通行效率、完善合理的城市交通網絡體系、改善投資環境、打造南昌核心增長極均起到非常積極的作用，使南昌市的城市建設步入良性和可持續發展的軌道。軟基處理是該項目成敗的關鍵性工程，經過參建各方的共同努力、密切配合，圓滿完成了高壓旋噴樁軟基處理的關鍵工程，為天祥南大道快速路的全面建成通車奠定了堅實的基礎。項目建成后得到了參建各方及社會各界的普遍好評（見圖7）。

圖7 天祥南大道建成圖