市政道路軟基綜合處治方法及CFG樁施工技術(shù)應用

汪浩然

（肥西縣建設(shè)工程監(jiān)測中心有限責任公司，安徽 合肥 231200）

1 市政道路軟基綜合處治方法

1.1 工程概況

該工程位于晉江市陳埭鎮(zhèn)，沿線主要為養(yǎng)殖場地、漁塘、農(nóng)田和溝渠等，地形較為平坦，地面稍有起伏，地貌類型為海灣堆積地貌，屬濱海潮間-潮上帶，線路所經(jīng)地面標高為1.12m～17.6m，地形相對低洼。沿線分布農(nóng)田、樹林、漁塘、道路和溝渠等，地形地物較復雜。穿越的地貌單元為海岸沖淤積階地，地形起伏不平，高程變化在1.12m～13.95m。通過地質(zhì)勘探發(fā)現(xiàn)，土層中主要包括淤泥、粉質(zhì)黏土和中砂等物質(zhì)，淤泥含大量腐蝕物質(zhì)，富含有機質(zhì)，有異味，易污手，干強度中等，韌性中等，局部為池塘淤積土。該層天然含水量高、孔隙比大以及強度低，屬于高壓縮性土，層厚2.10m～20.20m[1]。

粉質(zhì)黏土主要呈現(xiàn)淺黃色或者淺灰色，可塑性較強，強度和韌性處于中等水平，力學強度不高，厚度變化范圍為1.6m～9.5m。該施工屬于軟土，淤泥的厚度較大，需要采用軟土地基的方式進行處理。結(jié)合工程實際情況，將軟基處理劃分為4 個工區(qū)。施工材料需求計劃見表1。

表1 施工材料需求計劃

1.2 水泥攪拌樁處治法

在市政道路施工過程中，由于軟土地基具有含水率高、地基沉降量大等特點，極易出現(xiàn)沉降異常的情況，導致重大的安全事故。因此，無法直接采用常規(guī)施工技術(shù)，須選用水泥攪拌樁處治方法，按照施工技術(shù)流程圖（如圖1 所示），提高軟土地基的處治效果。深入分析該工程的具體情況，選用浮筒式水泥攪拌樁施工技術(shù)。在具體作業(yè)過程中，應根據(jù)各區(qū)域地質(zhì)的差異，設(shè)置不同長度的試驗段，不斷提高不同路段路基的承載能力[2]。施工前期準備階段，技術(shù)人員應采集道路的信息，收集軟土地基試樣，進行室內(nèi)配比試驗，確定最佳的水灰比、水泥摻量和施工參數(shù)等，符合水泥攪拌樁和墊層控制參數(shù)的要求，見表2。

圖1 水泥攪拌樁施工技術(shù)流程

表2 浮筒式水泥攪拌樁及墊層的控制參數(shù)

核心施工流程如下：1）設(shè)備定位。施工人員根據(jù)施工圖紙定位方向，利用RTK、GPS 等現(xiàn)代化技術(shù)，在作業(yè)現(xiàn)場準確標注樁位，要求樁位的平面誤差與高層誤差＜20cm，合理布置設(shè)備機械設(shè)備[3]。為增強軟土地基的處治效果，須重點檢查攪拌頭翼片數(shù)量、攪拌速度、垂直度和攪拌軸尺寸，保證任意位置的攪拌次數(shù)都能超過20 次。2）下鉆噴漿攪拌。調(diào)試機位空間位置和垂直度后，操作人員可啟動升降馬達和攪拌馬達，攪拌頭向下運轉(zhuǎn)，為符合軟土地基的性質(zhì)，噴漿壓力應在0.5MPa～1.0MPa。3）控制攪拌速度。當攪拌至設(shè)計深度且定噴作業(yè)結(jié)束后，須進行提升攪拌作業(yè)，重點控制提升速度，使土體與漿液充分融合，但要避免噴漿情況。4）下鉆噴漿攪拌。攪拌頭運轉(zhuǎn)方向應沿導向架方向，一邊噴漿一邊攪拌，重點控制噴漿流量和下鉆速度。5）提升復攪。在提高攪拌桿的同時需要復攪，但要防止發(fā)生噴漿現(xiàn)象。在具體作業(yè)過程中，處于攪拌樁實鉆上部的1/3 位置，即可復攪，當漿液位于出漿口高度時，噴漿攪拌30s。6）移位。按照施工流程的要求，移動到下一個樁位，重復以上施工流程。

為達到市政道路軟土地基預期處治效果，凸顯浮筒式水泥攪拌樁的優(yōu)勢和應用價值，須進行成樁試驗，檢查水泥攪拌樁的成樁質(zhì)量。采用噴漿法對水泥進行攪拌樁成樁試驗，根據(jù)施工的實際情況，樁徑為500mm，根據(jù)各施工段的實際情況調(diào)整樁長，樁間的距離為1.2m，根據(jù)等邊三角形在路基坡腳線1m 外布樁，完成以上工作后可以正式施工[2]。技術(shù)數(shù)據(jù)要求水灰比為0.45～0.55，水泥固化劑摻入量＞55kg/m，明確施工允許偏差，見表3。成樁7d 內(nèi)對樁的質(zhì)量進行檢測，樁體無側(cè)限抗壓強度超過0.55MPa 為合格，在28d 后進行無側(cè)限抗壓強度測驗，最終強度要大于0.982MPa。成樁試驗工作能夠確定該水泥配比是否能在施工現(xiàn)場使用，并對水灰比進行調(diào)整，根據(jù)地質(zhì)實際情況選擇相應的施工技術(shù)[4]。

2 CFG 樁施工技術(shù)應用

2.1 施工技術(shù)準備工作

該施工采用CFG 樁施工技術(shù)，樁直徑為0.5m，樁間距離為1.3m，樁長度為6m，采用正三角布置方式。在正式試樁前，施工人員對施工圖紙和施工現(xiàn)場進行審查，編制CFG 樁施工技術(shù)試驗方案，審批后再進行技術(shù)校驗。根據(jù)施工設(shè)計要求，CFG 樁體強度需要在C12 以上，試樁使用C15 商混[6]。CFG樁結(jié)構(gòu)如圖2 所示。

圖2 CFG 樁結(jié)構(gòu)圖

2.2 CFG 樁材料要求和地基承載力設(shè)計要求

2.2.1 材料要求

混凝土的外加劑、摻合料都應滿足相關(guān)規(guī)定和標準，經(jīng)過實驗室檢測合格后，可運用于工程施工，并根據(jù)配合比配制各種混合料[5]。當用長螺旋鉆打孔時，鉆至設(shè)計深度后須確定鉆桿提拔的時間，拔管的速度與混合料泵送的時間要匹配。

2.2.2 地基承載力設(shè)計要求

樁徑應在350mm～600mm，根據(jù)設(shè)計要求檢驗混凝土強度，樁間距應為樁徑的3～5 倍。褥墊層選擇碎石、粗砂和中砂等，砂石粒徑不應超過30mm，厚度約為150mm～300mm，不能選擇卵石。在具體作業(yè)過程中，應參考地質(zhì)條件、變形要求和結(jié)構(gòu)類型等，適當調(diào)整作業(yè)要求和技術(shù)參數(shù)。

2.3 核心作業(yè)技術(shù)

2.3.1 長螺旋鉆機施工技術(shù)

在施工準備階段，作業(yè)人員應按照設(shè)計圖紙和規(guī)范要求，檢測并配比混合料，將坍落度控制在160mm～200mm，選擇3根樁作為試驗樁，了解各位置的作業(yè)參數(shù)，例如提鉆速度、鉆進速度，設(shè)計最佳的配合比。施工要點如下：1）場地平整和定位放線。作業(yè)平臺高程應超過樁頂高程0.5m，寬度超過鉆機寬的1/2，用工具和設(shè)備平整施工平臺，測量放樣，施工流程如圖3 所示。鉆機就位、對中，將樁位放置于指定位置后，移動CFG，校正塔身導桿，使樁位中心與鉆桿垂直。作業(yè)前須準確標注進尺深度，符合成孔設(shè)計深度要求。2）鉆進成孔。了解樁位序號、孔深及標高等，將鉆頭閥門關(guān)閉，啟動馬達鉆進，按照先慢后快的方法，逐漸加快鉆進速度。在鉆孔期間，鉆機平臺須處于平衡狀態(tài)，當遇到特殊情況，應將鉆桿移動至表層，仔細沖洗鉆頭活門。3）泵料、提鉆和成樁。當CFG 樁成孔滿足設(shè)計標高要求后，停止鉆進作業(yè)，啟動混凝土輸送泵。當壓灌作業(yè)時，泵斗內(nèi)須預留混凝土容量，超過出料斗底面400mm，避免大量空氣進入。利用輸送泵傳遞混合料時，禁止先提管后輸送泵料，提管速度2m/min～3m/min，要求與混合料的速度相配合，同時灌注高度應比設(shè)計高度高約0.5m。

圖3 GFC 樁長螺旋鉆機施工流程圖

要遵守相關(guān)注意事項和技術(shù)要求。當鉆機達到施工現(xiàn)場后，對鉆機塔身導桿進行檢查，保證鉆桿能與樁位中心位置垂直，將偏差控制在100mm 內(nèi)，CFG 樁的垂直度偏差控制在1%內(nèi)，每次都要檢查垂直度后再施工。在鉆進過程中，長螺旋鉆機保持勻速進入，當鉆進0m～4m 時，鉆機的電流為120A，當鉆進4m～7m 時電流為130A，當鉆進7m～8m 時電流為160A，保證能滿足樁長設(shè)計要求。在灌注混合料前，需要制作混合料試塊以及坍落度試驗，按照28d 養(yǎng)護，測試抗壓強度。將鉆桿向上提升30cm，打開鉆頭滑瓣，進行混凝土灌注，使混合料泵送數(shù)量與提鉆速度相互匹配。在鉆桿芯中填滿混合料后，灌注同時上提鉆頭，進行連續(xù)灌注。使用鉆頭中的混合料，將鉆孔中的雜質(zhì)推到地面，保證混合料質(zhì)量。完成一根樁基施工后，移動鉆機，施工人員對下一個樁位進行復核工作。7d 后，當樁體強度滿足作業(yè)要求時，即可進行基槽開挖作業(yè)，若樁頂與地面間的距離不超過1.5m，則選擇人工開挖方式，若二者間距離超過1.5m，則選擇機械+人工混合開挖方式，防止施工階段損壞樁頭。

2.3.2 振動沉管施工技術(shù)

在樁基達到相應位置后開始沉管施工，直到固定標高后，停止沉管，并向管中投放混合料，到混合料與管口齊平為止。利用電動機留振5s～10s 后拔管，沉管離開地面后封頂，對下一個孔位進行施工。開始鉆孔后，勻速鉆進，將鉆機電流調(diào)整為70A，鉆井深度達到6m 后，判斷是否成孔，確定成孔后停止鉆進[7]。

當沉管到標高位置后，及時投料，如果混合料的數(shù)量不足，就在拔管過程中補充，保證投料質(zhì)量。電動機在啟動馬達后，要原地留振，時間為5s～10s，同時拔出沉管，速度控制在1.2m/min～1.5m/min。在淤泥中，要降低拔管的速度，并且禁止在拔出過程中反插。樁管離開地面后，施工人員檢查樁管的質(zhì)量，確定符合施工設(shè)計要求后，用濕黏土等材料封頂，填寫施工記錄。CFG 樁施工結(jié)束后，等待7d～28d，對樁身以及復合地基承載力進行檢測，判斷是否達到相應標準。在實際施工中，須嚴格控制拔管速度，與試樁參數(shù)吻合，并且導口位置在混凝土面下方1m 處。同時，將拔管速度控制在112m/min～115m/min，在成樁階段，拔管不應留振，防止混合料離析，影響樁身強度[8]。

2.3.3 樁基靜載檢測技術(shù)

在單樁水平靜載施壓過程中，用千斤頂加載水平推力，將加載力控制在最大試驗加載量的1.2 倍以上，相鄰樁提供方向推力，還可以通過設(shè)置專項反力結(jié)構(gòu)的方式提供反向推力。需要根據(jù)工程樁自身的受力特性進行加載，可以采用維持荷載法對樁身橫截面彎曲應變進行測量。如果在檢測中，樁身出現(xiàn)斷裂或者水平位移為30mm～40mm，就需要停止加載，保持測讀和水平位移測量同步。為更好地測試靜載條件下樁基的承載力和變形情況，應仔細計算樁基靜載試驗配重，確保試驗結(jié)果的準確性。選擇配重時，須考慮樁基的材料、長度和直徑等因素，核心計算如公式（1）所示。

式中：H為樁基沉降量；L為樁基長度；Q為試驗荷載；W為配重。

以單樁豎向壓縮靜載試驗Q-S曲線為基礎(chǔ)，應用樁基靜載檢測技術(shù)，分析原始沉降數(shù)據(jù)，判斷曲線的發(fā)展趨勢。在對樁身施加荷載過程中，樁身沉降沒有到相對穩(wěn)定標準的情況下，荷載沒變化。如果達到穩(wěn)定標準，就需要繼續(xù)增加荷載，直到滿足終止試驗的條件為止。可以根據(jù)檢測對象、目的以及范圍對單樁的承載力進行檢測，在樁基靜載檢測中，檢測的重點是樁身的荷載量和沉降?？梢允褂勉@芯法對局部的混凝土強度進行檢測，通過檢測一個孔的直徑、深度以及垂直度，確定樁身的完整性，保證施工質(zhì)量，說明樁基檢測對CFG 樁施工具有重要作用。

2.3.4 低應變樁基檢測技術(shù)

該檢測技術(shù)的主要用途是測量混凝土樁身完整性，可以確定樁基的破損程度，如果樁基的截面和變化幅度較大，就可以采用其他方法輔助檢測。其中樁長為從樁頂點到樁底部位置的長度，樁身截面為施工橫截面。在采集和篩選信號階段，根據(jù)樁基直徑，布置2～4 個傳感器作為檢測點，并且傳感器設(shè)置要相互對稱。將實心樁的中心作為激振點，在距離樁中心2/3 半徑位置確定監(jiān)測點。在空心樁基中，激振點和檢測點都需要設(shè)置在樁壁1/2 厚度中，二者與樁中心連線的夾角為90°。

3 結(jié)語

綜上所述，地基施工是市政道路施工中的重要組成部分，該文對軟基綜合處治方法及CFG 樁施工技術(shù)進行分析，確定在施工處理中需要注意的問題和使用的關(guān)鍵技術(shù)，通過該方式提高施工技術(shù)的實際應用水平，降低市政道路中出現(xiàn)施工問題的概率。采用軟基綜合處治方法及CFG 樁施工技術(shù)，能提高市政道路路基建設(shè)的穩(wěn)定性和承載力。希望通過研究軟基綜合處治方法及CFG 樁施工技術(shù)，為同類型施工提供參考，促進市政道路施工的共同發(fā)展。