1、1公路工程软土地基处理技术【摘要】随着我国基础设施建设的不断推进，施工范围及施工规模日益扩大，建筑工程的地质呈开发多元化发展趋势，与之相应的施工技术不断完善，尤其是在软土地基处理方面有了很大的发展，采用传统的换填、清淤等方法已不能满足施工需求，需要开发更科学、合理的施工技术。很多实用的新技术纷纷运用到软土地基的处理中，本文从软土地基的概念着手，对软土地基的特点及施工原则做简要介绍，重点介绍粉喷桩（水泥搅拌桩）施工方法及技术措施。 【关键词】软土地基处理水泥搅拌桩 Abstract Along with our country infrastructure construction, the c
2、onstruction area and the construction scale expands day by day. Geological engineering is a developing trend of diversification, construction technology and the corresponding improvement, especially have great development in soft soil foundation treatment, the filling, dredging method for the tradit
3、ional can not meet construction requirements, construction technology development more scientific, reasonable. Many practical new techniques are applied to the treatment of soft soil foundation. This article introduces the DJM pile from the concept of soft soil foundation in hand and characteristics
4、 2and principles of construction on soft soil foundation. keyword in soft soil foundation treatment; cement mixing pile; 中图分类号：TU471.8 文献标识码：A 文章编号: 1 前言 随着我国基础设施建设的不断推进，施工范围及施工规模日益扩大，建筑工程的地质呈开发多元化发展趋势，与之相应的施工技术不断完善，尤其是在软土地基处理方面有了很大的发展，采用传统的换填、清淤等方法已不能满足施工需求，需要开发更科学、合理的施工技术。很多实用的新技术纷纷运用到软土地基的处理中，目前较
5、为多见的处理技术包括深层搅拌法、固结排水法、粉喷桩等处理方法。 2 软土地基的含义和特点 2.1 软土地基的含义 软土地基是指土壤成分含水量较高、空隙比较大、压缩性也较大、抗剪强度较弱、承载能力较小的细粒土地基。 软土地区工程地质勘察规范对软土地基的判断标准为，外表为灰色细粒土，含水量一般超过液限，孔隙比超过 1 的土质。 2.2 软土地基特点 相对于其它类型的地基，软土地基在颜色上、颗粒形状、含水量、3孔隙比、塑性指数、压缩性及强度、渗透系数以及灵敏度等方面具有其独特的特点，具体如下： 软土地基颜色主要为灰色、深色为主，所含的有机质较多，一般呈细粒状。 软土地基的含水量较高，其容量很小。 孔
6、隙比较大，一般大于 1。 粘粒的比例较高，塑性指数大。 由于含水性较大，其压缩性较高，而抗剪强度很低。 渗透系数非常小，沉降所需的时间较长，固结速度慢。 灵敏度较高，具有明显的流变特性。 3.处理软土地基的主要原则 在软土地基上进行公路工程建设必须采取相应的策略提高地基的抗剪强度和抗压能力，使地基保持稳定，同时还要降低土体的压缩性，降低地基沉降的速度，改善土质的动力性能，保持地基的稳定性。此外，还要降低土质的渗透性，防止水土流失，进而避开地基塌陷。要达到上述目的，在施工中必须要遵循一定的处理原则。 对于公路项目而言，首先必须考虑在原有路基上，上覆较好的土层作为地基的持力层。其次，对于均匀性及密
7、实性较高的工业废料以及建筑垃圾填充在软土中作为地基的持力层。最后，具有较高腐蚀性以及有机质含量高的生活垃圾作为填充土，必须采取必要的处理措施，方可用作地基的持力层。 4.软土地基处理技术研究 4软土地基的处理主要包括软土浅层的处理及复合地基的处理，与之相对的都有不同的处理技术。 4.1 软土浅层的处理 软土浅层处理是指公路的路床深度在 5 米以内的软土层，处理软土层能提高地基的整体抗剪强度以及减少其压缩性在上层荷载压力增大时，保证地基的稳定性，减弱其变形的速度。根据施工现场条件的不同以及公路施工要求的不同需要选择不同的软土浅层处理技术，才能保证软土浅层的处理有针对性。目前，软土浅层的处理技术主
8、要包括加筋土法、强夯法和抛石挤淤法等。 4.1.1 加筋土法：加筋土法是将土工织物或土工格栅等植入地基土中，两者形成一个整体，增加压力扩散角，从而提高地基的承载能力，减少其沉降等。 4.1.2 强夯法：强夯法是利用重物对软弱地基进行强夯，在短时间内迅速增加土体的密实度，从而提高路基地基承载力和减少沉降，一般适用于地基处理深度不超过 3 米的低饱和度粉土、粘性土、湿陷性黄土、素土和杂填土等。施工前，对强夯地段进行测量放样，按设计要求确定夯点位置及间距，夯击过程中随时测量沉降量，当后两击平均夯沉量为12cm，时，即可终止夯击。 4.1.3 换填法：换填法是将软弱土层清除并清底，然后回填碎石或其他合
9、格填料并压实。一般适用于淤泥质土、黄土和人工回填土，适用深度不超过 5 米。施工前测量放样，挖除路基边坡全部软弱土、冻胀土等不宜作为路基填筑材料的土体。对填筑材料进行标准试验，确定适合施5工的各项参数，以便合理指导施工。施工中确保填料的均匀性和准确性，尽量用推土机配合平地机进行摊铺，摊铺时应尽量控制厚度，同时避免破坏下乘层。碾压并养生，现场取样成型试件，满足要求后立即进行稳压，再用振动压路机振压，直到达到要求的标准。碾压成型后洒水养生，同时控制车辆运行。 4.1.4 袋装沙井法：袋装沙井法具有理论成熟、施工简易、造价低廉、质量容易控制等优点。袋装沙井是固结排水法的一种，是在软弱地基中设置若干沙
10、井，在沙井上铺砂垫层，再在砂垫层上铺土工布。通过增加排水措施，缩短排水距离，提高排水速度，从而使地基土密实度增加，提高其承载力土工布的作用是提高其稳定性，使之不会沿滑动面滑动。 4.2 软土地基深层处理方法 软土地基深层处理的方法主要是深层搅拌法、排水固结法、石灰桩法、以及高压喷射注浆法等（深层处理是指对路床处理深度超过 5 米） 。 4.2.1 深层搅拌法：是将水泥或其他减水联结剂利用深层搅拌机与地基土在原位进行搅拌，使之成为复合地基，提高整体的承载力，此法一般适用于深度 12 米以内的粉土或粘性土等。 42.2 排水固结法：是利用在地基中设置的排水系统，减少周围地基中的含水量，提高地基的密
11、实度，增加抗剪能力，此法适用于厚度较大的饱和土地基或是冲填土地基。 4.2.3 高压喷射注浆法：是利用钻机将带有喷嘴的注浆管钻至设计的土层深度，然后高压喷浆，是混凝土砂浆与土体形成一个整体，彻底改变地基的结构组成，提高地基的承载能力减少其沉降。此法适用于软6弱地基较深较大的地基，处理深度可以超过 30 米。 4.2.4 石灰桩法：利用机械或人工成孔，将石灰回填路基中，由于石灰的吸水性以及离子交换作用，改变周围地基土的物理性质，形成复合地基。此法适用于处理深度不超过 12 米的软弱粘性土或杂填土。 5 软土地基处理工程实例： 阿深高速河南平舆至正阳段高速第三标段，阿荣旗至深圳国家重点高速公路起于
12、内蒙古阿荣旗，止于广东深圳，全长约 3770 公里。平舆至正阳段高速公路是河南省境内阿深高速公路的组成部分，全长约 52 公里，均位于驻马店市境内，我公司负责施工第三合同段，全长 7.8 公里，合同总额 1.26 亿元。 本路段内路基工程涉及的地基土主要是第四系全新统地层，多为软塑状亚粘土，少数为硬塑或流塑状，工程性质较差。 在我合同段 13 道涵洞通道、15 座主线桥中，11 道涵洞和 7 座桥的桥台台后部分要对软基进行水泥搅拌桩处理。以上 18 处水泥搅拌桩处置区，设计沿线总长 1028.2m，设计总进尺 128852.0m。该项工程是我标段的重点工程。 水泥搅拌桩属于旋喷桩的一种，旋喷桩
13、技术主要是具有较强固化剂作用的固化制剂，如粉煤灰、水泥等，利用深层搅拌设备，在软土地基的深层中将水泥、粉煤灰等具有高强度固化能力的浆液或者是粉体一边搅拌一边将其制成柱体，水泥或粉煤灰在一系列化学作用下将柱体周围的软土固结，是桩体与周围的土层形成牢固的复合地基。经旋喷桩技术处理的复合地基承载力、抗剪强度、压缩能力都大幅提高，可以支撑路7基，使路基在承受较大压力时，不易沉降、塌陷。该技术具有加固深度大、加固效果好、施工速度快以及对环境污染少等优点被广泛的应用于软土地基的处理中。对于市政公路工程而言，其典型的特点就是工期紧、要求期限内通车，因而该技术非常适合于市政公路工程的施工。下面简单介绍水泥搅拌
14、桩的施工技术及方法。 技术关键点和难点 施工关键点 质量、成本、工期控制，在水泥搅拌桩施工中虽然具体的细节控制方面不同，但这些都是施工控制的关键所在。 在质量控制方面搅拌桩施工中要注意布桩准确、钻杆垂直度、桩长、水泥注入量控制等具体要求。 在成本控制方面水泥搅拌桩施工中要注意合理的钻机分布、水泥用量、合理用电、原料运输道路维护费用控制等。 在工期控制方面要求在保障施工质量和成本前提下，尽可能的压缩工期。这就要求综合原料供应、机械配置、施工顺序安排、同其它项施工穿插问题等众多方面统筹考虑。 施工难点 a、原料保障。 我标段所处位置交通很不便利这对大部分施工原材料的运输都有影响，另外所在路区比较偏
15、僻修筑的施工便道进出都要走，这使得施工现场需要的原料运输更加困难。另外水泥搅拌桩是原料需求巨大而且消耗很快的项目，因此原材料供应不及时的情况也经常发生。 8b、质量控制。 出于工期、效率和成本等方面的考虑，水泥搅拌桩同时施工的工作面很多，但是技术人员相对较少而且水泥搅拌桩数量很多又属于隐蔽工程，所以出现质量问题也不易发现。为了保证质量，我们对施工中各道工序严格按照规范及设计要求进行控制。 c、成本控制。 因水泥搅拌桩是材料消耗巨大而且迅速的项目，所以尽快的找到合理的成本控制方法是工程盈利的关键所在，也是难点所在。 d、道路维护。 在水泥搅拌桩施工过程中水泥用量在 6800 吨左右，在施工高峰时
16、每天全线水泥消耗在 120 吨以上，几乎每天都有运输水泥的重车来往于运输线路上。由于同期还有桥梁、路基施工同时使用施工便道，这对施工便道的破坏十分严重。为了保证施工的顺利进行，施工高峰期每天都有挖掘机、装载机、压路机等大型机械准备进行道路维护工作。 施工工艺流程 水泥搅拌桩施工工艺流程 水泥搅拌桩设计桩径均为 500mm，根据各路段的水文、地质以及结构物设计承载力要求不同，采用不同的桩长、桩距、水灰比等。在施工前的准备阶段，首先平整施工场地，清除地面以下一切障碍物（如石块、树根、垃圾等） ，然后根据图纸准确布置桩位，并作出明显的标记。做好上述准备工作后，按照以下步骤施工。 a、钻机就位。包括平
17、面定位和钻机导向架调整垂直。桩位偏差控制9在 5cm 以内，垂直度偏差采用在钻机导向架正面、侧面双向悬挂吊锤的方法控制，要求垂直度控制在 1.5%以内。 b、钻进。在钻进速度控制在 1.0m/min 以内。 c、喷浆提钻。钻进到设计深度提钻喷浆，间歇一段时间后再提升钻具，提升速度小于 0.8m/min，确保搅拌桩底部有足够的水泥浆。 d、复搅。提升到设计标高后重复搅拌下沉，然后再搅拌提升至设计标高。 e、如果喷浆和复搅过程中发生空洞或意外事件影响桩身质量，应提钻后立即回填素土，进行重新喷浆复搅，在 1 小时内补救搭接长度不小于 1 米。 f、钻机移位进行下一根桩的施工。 注：图片为水泥搅拌桩取
18、芯检测。 对于一个企业来讲任何一项工程的最终目的都是最大限度的盈利，因此经济效益是水泥搅拌桩施工的重点。工程质量是实现效益的前提，在保证工程质量的前提下成本控制是实现盈利的关键。 根据建筑行业特点，经济效益主要是靠成本控制来实现的。成本控制又主要分为原材料控制、运营费用控制、施工效率控制等，以下主要从这三个方面总结一下水泥搅拌桩施工的经济效益实现的情况。 a、原材料控制 水泥搅拌桩施工中所用原材料就是水泥，控制好水泥用量是保证该10项工程能够最终盈利的最主要的手段。在施工过程中，每天对各个工作面的使用数量做好统计工作，再核对该工作面每天完成桩的水泥用量是否和统计的水泥用量大致相符，如果发现有较
19、大差异就要尽快查明原因解决问题。另外要在水泥堆放场地做好防潮防水工作，特别是要准备好防水遮盖物品随时准备雨天使用。 b、运营费用控制 运营费用主要包括分包费用、用电用油费用、道路维护费用等。 首先，分包费在合同签订之后就按照规定支付变化不大。 其次，用电及用油费用要靠项目部的管理及技术人员认真监督，对于一些不是始终需要运转的大功率用电设备要控制其有效工作时间，对于一些靠发电机供电工作面如果钻机没有运转就要关闭发电机。由于发电工作费用高于直接用电费用，所以在能直接用电的地方尽量不考虑用发电机供电。 再次，由于供货商一般都用重车运输水泥，所以对运输道路损坏极大，在道路维修维护的上的开支也很可观。特别是施工便道承载力相对较差而且运输量较大，损坏更加严重。刚开始施工没考虑到这个问题，使得便道损坏严重维修费用很高，经研究为了减小对施工便道的损坏，就把重车上的水泥卸下一部分转到其他车上运输，这样一来大大降低了对便道的损坏，节约了很多维修维护费用。 c、施工效率控制 提高工作效率就减少了施工成本，因此根据现场情况尽可能的多进桩机，使得很多工作面在同时作业，使得施工进度加快很多。要求承包
