市政道路不良地質及特殊性巖土地基處理技術研究

王賡

（中鐵十七局集團建筑工程有限公司，山西太原030000）

0 引言

對不良地質進行地基處理，目的是減少地基的不均勻沉降，提高地基的穩定性和承載力，以及消除特殊地區形成的濕陷性、凍脹性。二七區紫云路等21 條道路工程不良地質形成的主要原因是過去一段時間，由于挖土燒磚遺留了大小不一的土坑，在后期被陸續傾倒的各類垃圾填滿，垃圾種類主要包括建筑垃圾、生活垃圾及腐殖土。不同回填材料導致基礎形成淤泥、淤泥質土、飽和黏性土、飽和粉土等不同地質，層狀分布復雜，層間力學性質相差極大。尤其是淤泥質土，由于其含水量高、壓縮性高，未經處理直接進行上部施工，極易造成土體失穩、管道拉裂、道路塌陷等嚴重后果。

根據各條道路本身地質的不同需要、不同的處理方式，換填法和樁基礎復合地基是市政道路使用較多的軟土地基處理工藝。換填法是通過將表面不良土層挖除，換填成具有良好壓實性質的土，從而達到改良基礎承載力的目的，換填法在處置軟土層較淺的地質時，具有施工簡單、成本較低的優點，但遇到軟土層較厚的情況時，換填施工難度增大、危險性加高、清運數量隨兩側放坡也急劇增加，導致換填法不再適宜。樁基礎復合地基是通過在天然地基中按照一定間距增加樁基礎，形成由樁基、樁間土、褥墊層共同承受上部荷載。復合地基施工時，不僅要考慮樁體承載力，更重要的是考慮成樁工藝對周圍土體的影響，根據施工位置和地質條件狀況，本標段通過CFG 樁對地基進行加固，提高不良地質土層的復合承載力。二七區紫云路等21 條道路工程項目通過反復試驗，總結出不同施工環境對應的施工工藝，達到提高工效和施工質量的目的。

1 工程概況

該項目工程名稱為二七區紫云路等21 條區代建市回購道路建設工程（第二標段），項目范圍包括二七區紫云路等11 條市政道路，線路總長16.93km。主要施工內容為道路工程、雨水工程、污水工程、交通工程、照明工程、綠化工程、電力土建工程。需要地基處理的道路主要集中在琴韻路、望月路以及合展路3 條道路。

琴韻路起點處雜填土埋深較淺，主要是建筑垃圾。建筑垃圾為拆遷廢墟，含大量大塊混凝土塊、鋼筋等，位于設計標高線以下1～5m。

望月路起點處雜填土埋深較深，最深處約27m。雜填土主要包括建筑垃圾、生活垃圾及素土，分布不均勻。其中生活垃圾含量從10%～50%不等，主要包括碎布條、塑料袋、碎木屑、腐殖質等；建筑垃圾主要包括碎磚塊、混凝土塊、水泥塊等。

合展路雜填土廣泛分布，起點處、終點處建筑垃圾堆積如山，最深處位于設計標高線以下8m。雜填土以粉土為主，含大量石子、碎磚塊、大塊混凝土塊、鋼筋等建筑垃圾，局部含少量生活垃圾，成分極其復雜。中段原為沖溝，后經雜填土、素填土一層一層填至現有標高。該段雜填土普遍厚度大于10m，局部可達17m，成分以粉土為主，含碎石子、碎磚塊、煤碎石等，局部含約10%生活垃圾，該段雜填土為荒地，少有人至，成分復雜，孔隙間距較大，因此壓實度較差，鉆進時易塌孔。

2 地基處理的方案

該項目選擇采用換填法、長螺旋鉆孔內泵CFG樁、振動沉管CFG 三種工藝，根據地質條件及周邊情況，選擇不同的工藝類型或組合施工。

2.1 適用范圍

換填法適用于雜填土較淺且周邊有足夠空地的情況，其工藝簡單、工期最短、造價最低。

長螺旋鉆孔內泵CFG 樁適用于黏性土、粉土、砂土、素填土、中等密實以上的砂土。由于長螺旋CFG樁屬于排土成樁工藝，其噪聲低、無振動、施工效率高、成樁質量好，對樁間土的強度破壞小，但遇到松散飽和粉土、粉細砂時，葉片剪切作用導致的能量積累使土體發生液化，使臨近未凝固樁體內混凝土突然下落，導致因竄孔而對成樁質量形成影響。

振動沉管適用于黏性土、粉土，淤泥質土、人工填土及松散砂土，尤其適用松散的粉土、細砂。由于振動沉管屬于非排土成樁工藝，該工藝對軟土的處理效果好，在擠密同時可消除其液化效果，增加側向摩阻力，但由于振動產生嚴重的噪聲污染，且在飽和黏性土施工時，容易造成地表隆起從而導致拉斷已有成樁[1]。

2.2 工藝選擇

2.2.1 琴韻路

琴韻路雜填土埋深小于5m，且含大量大塊混凝土塊、鋼筋等建筑垃圾，采用換填法是最簡單經濟的施工方法。

設計標高線以下雜填土厚度小于3m 時按1∶1 坡率開挖，厚度大于3m 按1∶1.25 坡率開挖。雜填土土方開挖應自上而下進行，不得亂挖超挖，嚴禁掏底開挖；同時注意避免雨季施工，施工時應做好臨時排水設施，避免雨水沖刷坡面?；靥钸x用級配較好的礫類土、砂類土等粗粒土作為填料并分層碾壓，保證基礎穩定性；同一層回填選用同一性質填料，避免不均勻沉降。

2.2.2 望月路

望月路雜填土埋深較深，最深處約27m，道路西側為已入住的樓盤，東側為正在建設的樓盤，不具備兩側放坡開挖的條件，且深度太深，采用換填開挖難度大、費用高。振動沉管工藝噪聲污染嚴重，居民區附近使用受限，且該路段為飽和黏性土，振動沉管CFG樁在其振動擠土過程中，易造成地表隆起拉斷附近已有成樁。長螺旋鉆孔內泵CFG 樁施工時具有噪聲小、施工速度快的優點，在該路段施工優勢明顯，其原理是將下方不良地質土層采用螺旋葉片運送出孔內，不對周圍地表進行擠壓。

望月路采用小葉片長螺旋鉆成孔跳打工藝。該工藝中，小葉片長螺旋鉆成孔可減少葉片對土體干擾，采用跳打方式減少剪切能量的積累，極大程度減少土體液化。施工過程中嚴格控制日成樁數量，每排樁隔2 打1，相鄰兩排樁施工間隔時間不少于3 天。

2.2.3 合展路

合展路雜填土分兩種情況：第一種為起點處和終點處，該處雜填土厚度最深處為8m，其中0～3m 處含大量石子、碎磚塊、大塊混凝土塊、鋼筋等建筑垃圾，以及3～8m 處以粉土為主，混合少量生活垃圾；第二種為中段，雜填土厚度10～17m，成分以粉土為主，含碎石子、碎磚塊、煤碎石等，局部含約10%生活垃圾。

第一種情況下，由于上層雜填土主要是粉土與建筑垃圾混合，下層為粉土與生活垃圾混合，CFG 樁施工時需先通過建筑垃圾層。因為兩種工藝的CFG 樁均難以穿透硬土層，遇到該類地質時需要其他設備進行引孔，施工效率低、成本高。但該層埋深較淺，可先對上層土進行挖除換填，分層碾壓至褥墊層底標高，在回填后作業面采用長螺旋CFG 樁施工。

第二種情況下，地基基礎為松散飽和粉土、粉細砂與飽和黏性土交替出現。在松散飽和粉土、粉細砂底層，長螺旋鉆孔內泵CFG 樁施工時，其葉片剪切作用導致能量積累使土體液化，使樁周土喪失對剛澆筑尚未凝固樁體混合料的側向約束能力而向外擴散，易產生竄孔現象。在飽和黏性土底層，振動沉管CFG 樁在振動擠土過程中，又易造成地表隆起拉斷附近已有成樁。故該路段同時采用兩種施工工藝，進行聯合施工。兩種工藝同時使用時，先采用振動沉管CFG 樁跳打，后采用長螺旋鉆孔內泵CFG 樁補空。振動沉管施工可將松散土體進行擠密，提高樁間土密實性，同時跳打方式可避免振動沉管工藝造成的地表隆起導致拉裂附近已有成樁現象；后施工的長螺旋鉆孔內泵CFG 樁，已成孔樁基混合料對周圍土體起到加固作用，避免長螺旋CFG 樁施工時，因周圍土體液化、喪失抗剪強度而導致發生竄孔現象。

3 CFG 樁施工的注意事項

3.1 長螺旋鉆孔內泵CFG 樁施工的注意事項

其一，遇到松散飽和粉土、粉細砂地層時，采用隔樁跳打，并采用低坍落度混合料。

其二，灌注過程中保證混合料質量和供應速度，避免堵管現象。

其三，樁底位于松散底層時，需改變閥門結構，避免混合料無法入孔。遇到淤泥或淤泥質土時，拔管速度要相應減慢。

3.2 振動沉管CFG 樁施工的技術要點

其一，出現較厚軟土地層時，采用靜壓振拔技術，即沉管過程中依靠振動錘自身重力進行壓管作業，不啟動振動錘，以減少對地基土的擾動，拔管過程中啟動振動錘，以達到密實混合料的目的。

其二，灌注過程中控制拔管速率，拔管速度太快容易因混凝土不密實導致縮頸和斷樁，而拔管速度太慢容易因過振導致混合料離析、骨料堆積現象。正常灌注過程中，除剛啟動時對首批混凝土留振5～10s外，后續拔管過程不再留振。

其三，飽和軟土地質成樁，因其振動力較小，連續成樁易產生新打樁擠壓已打樁，導致嚴重的縮頸或斷樁現象，應采用跳打方式。

其四，飽和松散粉土地質成樁，因其擠密效果好，跳打使沉樁難度加大，應采用從中心向外推進或一側向另一側推進的方式。

其五，沉管拔出后，對樁頂部分混合料進行振搗，防止出現樁頂混合料不密實的現象。

4 結語

隨著城鎮化發展的快速推進，施工中將遇到越來越多的復雜地質，雖然地基處理方式有很多種類，但每種處理方式均有其不足之處，如施工速度慢、環境污染嚴重、施工成本高、成樁質量難以保證等等。如何達到節約投資、施工方便、質量合格的目的，需要結合擬建項目土體組成及力學性能等情況，選用合理的施工工藝，實現良好的社會效益。