厚淤層軟基處理的施工技術(shù)研究*

上海建工七建集團(tuán)有限公司 上海 200050

1 工程概況

1.1 路基概況

昆山中環(huán)S-Ⅳ標(biāo)全線采用低填路基。路基邊坡坡率采用1∶1.5。根據(jù)一級公路的承載力要求，對路堤高度為0～2 m的路基地基承載力要求大于130 kPa。

1.2 地質(zhì)勘查

據(jù)設(shè)計(jì)在擬改造道路附近所做工程及有關(guān)區(qū)域地質(zhì)資料，地基土構(gòu)成除填土外，其余均為第四系濱海、河口海灣、河泛、河床相沉積物。主要由一般黏性土、淤泥質(zhì)土及粉（砂）性土組成。

1.3 水文資料

控制線路區(qū)淺部為第四系土層覆蓋。淺層地下水類型主要為松散巖類孔隙潛水，主要賦存于填筑土、粉質(zhì)黏土中，水位變化主要受大氣降水及河水的側(cè)向補(bǔ)給影響?？辈炱陂g實(shí)測地下水位埋深1.1～4.6 m。項(xiàng)目所在地區(qū)地勢低洼，水系發(fā)育，地下水埋藏淺（不利季節(jié)約0.5 m）。

2 對于厚淤層軟基處理的通常手段

對于厚淤層軟基的處理手段以清除淤泥為根本目的，主要分為有以下幾種方式。

2.1 清淤置換填土

清淤置換填土就是將基底以下的所有淤泥全部清除干凈，將好土填入原淤泥處?；靥罘绞酵ǔ２捎脵C(jī)械的方法分層壓實(shí)，使之達(dá)到相關(guān)要求的密實(shí)度。清淤置換填土后與原土相比，具有承載力高、剛度大、變形小等優(yōu)點(diǎn)。

2.2 拋石擠淤法

拋石擠淤就是通過將石塊、片石拋入淤泥中，利用塊石、片石的自重大于淤泥的原理，擠出淤泥并自成相對穩(wěn)定的板塊層，從而到達(dá)提高地基承載力、減小沉降量，從而提升基底的穩(wěn)定性。

2.3 排水固結(jié)法

排水固結(jié)法主要由排水系統(tǒng)和加壓系統(tǒng)2 部分組合而成。通過排水系統(tǒng)排出淤泥內(nèi)水體，從而固結(jié)土體，提高基底的穩(wěn)定性。

3 昆山中環(huán)對厚淤層軟基的處理[1,2]

昆山中環(huán)根據(jù)施工的實(shí)際情況，因地制宜采取了以下3 種地基處理方案。

3.1 預(yù)應(yīng)力薄壁管樁固結(jié)嵌托

為了滿足沿河擋墻路段擋墻較高的承載力要求并滿足路基穩(wěn)定性要求，采用預(yù)應(yīng)力薄壁管樁（PTC）管樁復(fù)合地基處理方案（圖1）。處理段沿路線縱向設(shè)3 排PTC管樁，樁帽施工結(jié)束后填筑厚0.5 m碎石墊層消除集中應(yīng)力。

施工工藝為：測量定位放樣→樁機(jī)就位→樁位復(fù)核→吊樁喂樁就位→測量校核垂直度→沉樁→吊樁喂樁對接→校核垂直度→電焊接樁（監(jiān)理驗(yàn)收）→沉樁→送樁→樁機(jī)移位。

預(yù)應(yīng)力混凝土薄壁管樁施工注意點(diǎn)：

1）吊運(yùn)：起吊時(shí)應(yīng)輕吊輕放，保持樁身平衡，運(yùn)輸途中車速不宜太快，防止碰撞。采用單點(diǎn)吊法，吊點(diǎn)位置在0.29L（L為樁長）處。樁帽與樁身應(yīng)有5～10 cm空隙，樁帽與樁頂之間應(yīng)接觸平整。機(jī)錘、樁帽、送樁器、樁身應(yīng)保持在同一軸線上。

2）樁位復(fù)核：將其誤差控制在±10 mm內(nèi)。

3）垂直度控制：樁架要保持平衡，傾斜度不大于0.5%，做到就位準(zhǔn)確、插樁垂直、三點(diǎn)一線（樁位、樁帽、樁尖），不得偏移，并用2 臺(tái)經(jīng)緯儀從2 個(gè)側(cè)面控制樁的垂直度。垂直度允許偏差0.5%L（L為樁長），同時(shí)在沉樁過程中應(yīng)跟蹤校正樁的垂直度。

4）電焊接樁要求：接樁時(shí)，上下2 節(jié)樁頂面要平，中心對準(zhǔn)，偏差不大于5 mm，同時(shí)用經(jīng)緯儀校核垂直度，確認(rèn)符合要求后方可施焊。接樁一般在距地面0.5～1 m的位置進(jìn)行，上下節(jié)樁的中心線偏差不大于3 mm。樁接頭焊接完后，須經(jīng)監(jiān)理隱蔽驗(yàn)收，且焊縫應(yīng)在自然條件下冷卻8 min以上方可繼續(xù)沉樁。

5）送樁標(biāo)高控制要求：送樁時(shí)，送樁器的中心線與樁身吻合一致，送樁到設(shè)計(jì)標(biāo)高。管樁的樁頂標(biāo)高控制在-5～0 cm之間，送樁過程中應(yīng)密切注意沉樁壓力變化（嚴(yán)禁中途停止），用水準(zhǔn)儀觀察至送樁完畢，并及時(shí)觀察壓力讀數(shù)作好記錄。

3.2 濕噴樁固結(jié)土體

濕噴樁是深層攪拌法的一種，利用水泥和軟土產(chǎn)生的一系列物理化學(xué)反應(yīng)，使軟土硬結(jié)成具有整體性、水穩(wěn)定性和一定強(qiáng)度的優(yōu)質(zhì)復(fù)合地基（圖2）。

昆山中環(huán)S-Ⅳ標(biāo)段范圍內(nèi)在老河道及橋頭的處理均采用濕噴樁，樁位布置：按梅花形排列，布樁范圍為路基范圍及至路基坡角線外1 m。樁徑0.5 m，水泥漿液水灰比0.45～0.5，實(shí)際應(yīng)用參數(shù)應(yīng)通過室內(nèi)實(shí)驗(yàn)室和成樁試驗(yàn)確定。橋頭加固區(qū)樁長6 m，間距1.3 m；老河道處理區(qū)樁長6 m，間距1.2 m；每延米噴粉量55 kg。

施工工藝流程為：

調(diào)平→鉆孔對位→啟動(dòng)自動(dòng)記錄儀→送風(fēng)→監(jiān)理驗(yàn)收→設(shè)計(jì)加固深度→噴漿、攪拌提升→成樁→停止噴漿→?；颐妗P(guān)閉自動(dòng)記錄儀→復(fù)攪設(shè)計(jì)樁→移位

機(jī)械安裝、調(diào)試，待轉(zhuǎn)速空壓正常后，再開始就位。

樁機(jī)用起重機(jī)或塔架將攪拌機(jī)吊至設(shè)計(jì)指定位置進(jìn)行定位。預(yù)攪下沉?xí)r，一般情況下不允許沖水下沉。

水泥攪拌樁采用“兩噴四攪”法施工。

在施工過程中，控制鉆進(jìn)速度≤1.0 m/min；鉆進(jìn)噴漿速度≤0.4 m/min；噴漿時(shí)平均提升速度≤0.4 m/min，復(fù)攪時(shí)平均提升速度≤0.8 m/min；攪拌速度30～50 r/min；噴漿時(shí)泵內(nèi)泵送能力30～50 L/min。

水泥漿液的配置應(yīng)嚴(yán)格控制水灰比，一般控制在0.45～0.5。配置好的水泥漿液必須采用砂漿攪拌機(jī)攪拌，每次攪拌時(shí)間不得少于3 min。

水泥攪拌樁實(shí)際使用的噴入量通過室內(nèi)配合比試驗(yàn)確定，根據(jù)土樣天然含水率、空隙比的不同，做不同配合比的試驗(yàn)，確定最佳噴入量。

室內(nèi)抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)采用控制應(yīng)力試驗(yàn)方法，逐級加壓并保持水平，量測垂直變形，待變形穩(wěn)定后再加一級荷載，直至破壞。

穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)為：試件垂直變形速度小于0.5 mm/min。

破壞標(biāo)準(zhǔn)為：應(yīng)力不變，變形不斷發(fā)展，試件裂紋產(chǎn)生，應(yīng)力下降。每組試件不得少于3 個(gè)。

圖1 PTC樁施工

圖2 濕噴樁施工

3.3 人造硬殼層地基處理法

人造硬殼層地基處理方法就是在厚淤層上采用軟土地基處理法，即用一定厚度的片石制造一個(gè)人造硬殼層，從而改善軟土受力特性。

在昆山中環(huán)暗塘及硬殼層淺薄路段，按照低填路基設(shè)計(jì)反開挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高，清除浮淤（圖3）換填厚1 m的人造硬殼層，即1 cm片石，以滿足機(jī)械可以上去行走的要求。

圖3 清除浮淤

填料用片石渣填筑，強(qiáng)度不小于20 MPa，含泥量不能過高，最小粒徑不能小于100 mm。

填前對已清淤的基坑進(jìn)行暴曬，填筑采取橫斷面全寬、縱向分層填筑方式。當(dāng)原地面高低不平時(shí)，先從最低處分層填筑。

為節(jié)省平整時(shí)間，用人工配合大型推土機(jī)將填料進(jìn)行平整。填筑時(shí)，根據(jù)運(yùn)輸車的運(yùn)輸量，按方格法劃好方格控制填筑厚度。

填料采用2 臺(tái)振動(dòng)壓路機(jī)進(jìn)行碾壓，壓實(shí)時(shí)應(yīng)先兩側(cè)后中間，壓實(shí)路線應(yīng)縱向相互平行，反復(fù)碾壓。第1遍采用150 kN壓路機(jī)靜壓，然后先慢后快，由弱振到強(qiáng)振，行駛速度宜先慢后快，最快行駛速度控制在4 km/h。橫向接頭壓輪重疊1/3輪寬，做到壓實(shí)均勻，沒有漏壓、死角，最后采用200 kN壓路機(jī)低振高頻收面，確保碾壓密實(shí)。

回填壓實(shí)度由碾壓遍數(shù)進(jìn)行控制，壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)以現(xiàn)場沉降差觀測2 次碾壓無明顯標(biāo)高差異為判斷標(biāo)準(zhǔn)，按振動(dòng)壓路機(jī)碾壓2～6 遍進(jìn)行初步控制；填筑壓實(shí)度等各項(xiàng)指標(biāo)自檢合格后報(bào)監(jiān)理工程師抽檢，合格后再填筑上一層。每填筑一層都進(jìn)行測量定線，絕不準(zhǔn)盲目施工。

4 結(jié)語

通過一年多的施工比較和后期的檢測，所采用已穩(wěn)為主的厚淤層處理措施可以保證施工質(zhì)量。因?yàn)椴恍枰獙⒂倌嗳壳宄蓛?，這樣可以大大壓縮施工工期，同時(shí)由于采用了加固手段，大大改善了基底的承載能力。

通過厚淤泥層的技術(shù)處理，不僅使得工程保質(zhì)保量地得以順利進(jìn)行，還達(dá)到了經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的施工效果。