深厚泥漿池預應力管樁與就地固化復合路基施工技術

梁建鋒，黃擎洲, 李富有, 王新泉, 魯 海, 郭玲敏

(1.紹興市交通工程質量安全監督站，浙江紹興 312000；2.浙江華恒交通建設監理有限公司，浙江紹興 312000；3.浙江大學城市學院，浙江杭州 310015；4.臨海市交通工程建設有限公司，浙江臺州 317000)

由于泥漿池超軟土的特性，使得泥漿池地區路堤存在沉降、失穩等問題，嚴重影響了公路的質量與壽命，加大了公路的維護成本。通常采用換填方法處理泥漿池軟土，挖除影響路基穩定性的軟弱土，回填穩定性好的土、石并壓實，形成性能良好的人工地基[1-2]。但換填處理對場外砂石材料需求量大，因國家對環境保護和生態的日益重視，對山區、河道的砂石開采工作越來越嚴格地控制，砂石材料日漸緊缺且來源困難，成本逐年增加。另外，換填產生的廢土通常被運出并堆放至其他場地，造成土地占用和環境污染。為了解決換填材料緊缺，減少棄土開挖、堆放等問題，目前存在一種既滿足地基承載力要求又方便施工的軟土處理方法，即土體就地固化。土體就地固化是通過設備將固化劑與原位土就地攪拌，改良后的軟弱土形成一定厚度和強度的人工硬殼層。該方法可使人工硬殼層快速成型，具有節約工期、無棄土、無換填等優點，符合資源節約和環境保護要求。

為此，通過淺層固化形成硬殼層，形成力學強度更好的土層，解決了換填法帶來的弊端，諸多國內外學者對此開展相關研究[5-10]。但是，通過單一的淺層固化處理，尚不能形成完整的路堤承載體系，路堤結構依舊不夠完善，承載力水平尚未達到深層處理目的。而本文針對深厚泥漿池公路工況，聯合應用預應力管樁與就地淺層固化處理深層泥漿池軟基，可改善施工作業環境，提高硬殼層的板體承載性能，同時由于硬殼層的存在，改善了樁土荷載傳遞，樁土作用得到充分發揮，可適當減少樁的布置，從而降低造價。

本文針對該技術開展施工技術研究，對于完善深厚泥漿池路堤結構，尤其是預應力管樁+就地固化形成完整的復合地基承載體系，改進其施工方法，具有重要的工程意義。

1 工程概況

本文依托紹興地區錢清至濱海工業區公路工程，項目實施過程中，相繼發現了三處大型泥漿池，為紹興市水利圍墾綜合開發場為柯橋區建設的建筑泥漿堆放場，泥漿池現場如圖1所示，泥漿堆放場由低洼塘地帶進一步深挖改造而成，泥漿池段在定測階段仍處于封閉狀態，現狀為積水水塘。泥漿含水量68.8 %～91.5 %，錐尖阻力為0.01～0.05MPa，側壁摩阻力為0.1～0.6kPa，壓縮性極高，靜壓可進，腳踩易陷入。

其中，2號泥漿池長約295m，寬約303m，總占地約9.3萬m2，其中6標主線K30+380～K30+400段路基及7標主線K30+400～K30+675段路基、連接線II的Lk0+000～Lk0+080段路基位于泥漿池。根據補勘成果，泥漿池頂板標高一般為4.74～4.99m，底板標高-4.36～-6.16m，路線范圍內泥漿池厚度約10～12m，泥漿層下部為粉土層、粉砂層、淤泥質黏土層。

由于成本控制和規劃設計，不能夠全部修建橋梁或換填處理，采用就地淺層固化與預應力管樁聯合應用處理路基，泥漿池的寬度(約300m)遠大于路基的寬度(39m)，路基的全部斷面位于泥漿池內。

圖1 泥漿池現場

2 處理方案

泥漿池范圍內全部為路基，包括主線與連接線的平交口，主要采用就地固化+預應力管樁形式形成復合地基，處理范圍至路基坡腳外15m左右，并在最外側采用水泥攪拌墻+拋石護腳對路基進行保護，結構示意如圖2所示。

就地固化硬殼層：固化層的設計厚度為3m，固化范圍為路基坡腳向外延伸15m，采用含量為9 %的粉劑固化劑，其主要成分為水泥、礦渣和少量穩定劑，具體配比由室內試驗和現場試驗結合確定，施工前選取典型區域進行試驗，以確定合理的固化劑摻量和固化厚度，確保承載力要求。

預應力管樁：采用機械連接先張法預應力混凝土竹節樁，或先張法預應力混凝土管樁，每根管樁包括接樁和開口(閉口)型樁尖。

管樁樁長16m(樁長可根據施工時實際情況調整，確保進入持力層不小于4m)；路基坡腳范圍內樁間距2.5m，正方形布置，路基坡腳外15m范圍樁間距3m，梅花形布置；樁頂樁帽尺寸為1.5m×1.5m×0.35m，樁帽施工時樁位置處硬殼層向下開挖35cm進行樁帽施工。

水泥攪拌墻+坡腳拋石護腳：沿固化邊界處外圍設置兩排水泥攪拌樁，兩相鄰水泥攪拌樁搭接0.1m，樁長16m，樁長應根據實際情況確定，確保進入持力層不小于4m。水泥攪拌墻外圍進行拋石護腳，頂寬約2m左右，深度3m。水泥攪拌墻+坡腳拋石護腳宜在路基完成預壓后進行。

路基填筑預壓：在路基范圍內管樁頂部依次鋪設一層土工格室、填筑30cm碎石墊層、一層土工格室、50cm清宕渣墊層，然后填筑路基。預壓采用超載預壓，預壓填筑標高為：路面設計頂標高+1m；預壓期為6個月，預壓期間每沉降25cm應及時補方。

圖2 路堤結構示意

3 施工流程及工藝

(1)目前泥漿池水深約0.6m，施工前在路基兩側坡腳外圍15m寬度范圍進行填土，形成土圍堰，然后對圍堰內進行抽水，考慮到泥漿變形較大，填筑厚度按1.5m計，實際施工中按填土標高高出水位20cm控制。

(2)劃分區域。對路基兩側坡腳外圍15m寬度范圍進行固化，將固化區域放樣劃分為5m×6m左右的處理單元。

(3)ALLU設備就地固化攪拌，路基兩側坡腳外圍15m寬度范圍固化后，再對路基范圍內抽水、固化(圖3、圖4)。

圖3 固化施工

圖4 攪拌頭

(4)養護：固化完成后，養護28d形成硬殼層(圖5)。

圖5 固化形成硬殼層

(5)預應力管樁打設：按設計進行預應力管樁施工，樁帽施工時應先向下開挖至樁頂再進行，兩側保護區內填土50cm厚，路基范圍內樁頂鋪設一層土工格室，然后填筑30cm碎石墊層，再鋪設一層土工格室，填筑50cm清宕渣墊層(圖6、圖7)。

圖6 預應力管樁樁帽

圖7 土工格室與碎石墊層施工

預應力管樁施工控制要點：

①在大面積施工前開展成樁工藝試驗，不少于3根，打設7天后采用靜載荷試驗確定單樁承載力極限值。要求單樁承載力特征值不小于70kN。

②固化養護完成后，樁帽區域先進行開挖，開挖深度為樁帽厚度(35cm)，再進行樁的打設。

③通過錘擊法打設管樁，打設推進順序為：縱向從泥漿池邊緣向泥漿池內部，橫向從路基中心線向路基兩側。

④打設時應注意持力層頂面高程的變化，及時調整樁長，確保管樁進入持力層不小于4m。最大壓樁力不得小于單樁豎向承載力標準值。

(6)路基填筑、預壓。

(7)水泥攪拌樁：路基預壓完成后，進行外側水泥攪拌墻的施工，外側拋石應在攪拌樁養護28d后進行，并注意對攪拌樁的保護。

4 技術特點

本文依托深厚泥漿池的公路工程建設，結合預應力管樁與淺層固化的各自技術特點，提出兩者聯合應用的新型復合地基，具有以下優勢及特點：

(1)提出的預應力管樁與就地固化復合地基及施工方法，能夠解決深厚泥漿池范圍內路堤的加固問題，有效減少路堤的不均勻沉降及側向變形。

(2)該方法可使人工硬殼層快速成型，具有節約工期、無棄土、無換填等優點，符合資源節約和環境保護要求。

(3)聯合應用預應力管樁與就地淺層固化處理深層泥漿池軟基，可改善施工作業環境，提高硬殼層的板體承載性能，同時由于硬殼層的存在，改善了樁土荷載傳遞，樁土作用得到充分發揮，可適當減少樁的布置，從而降低造價。

5 結束語

江浙地區池塘、泥漿池、淤泥等不良地質廣布，在這種地質條件下建設公路工程，修筑橋梁造價高昂且存在技術浪費，采用換填、擠淤工作量較大，耗費較多材料，且換填出淤泥的堆放影響市政形象。在這種情況下，采用預應力管樁淺層固化復合地基，可緩解成本、工期、市政需求等建設壓力，該技術尤其適用于表層土軟弱、深厚、廣布的公路工程，該施工技術體系具有良好的技術效益和工程實踐意義。