關于潮汕機場進場路軟土地基的處理方法

許智雄

（汕頭市公路工程監理有限公司，廣東 汕頭 515041）

關于潮汕機場進場路軟土地基的處理方法

許智雄

（汕頭市公路工程監理有限公司，廣東 汕頭 515041）

本文結合具體的工程實例,針對路堤填高及施工工期要求,提出采用袋裝砂井排水固結、水泥攪拌樁加固兩種方法對軟土地基進行處理,并介紹了兩種處理方法的設計、施工工藝及其處理的效果,為高等級公路軟土地基的處理提供了參考。

軟土；處理方法；設計要求；處理施工

前言

所謂軟土，從廣義上講，就是強度低、壓縮性高的軟弱土層，習慣上常把淤泥、淤泥質土、軟粘性土總稱為軟土。在我國濱海平原、河口三角洲、湖盆地周圍及山澗谷地有著廣泛分布。高等級公路的建設中不可避免地要涉及到軟土地基處理，如何采用技術簡單可行、經濟合理的軟土地基處理方法,有效地加固軟弱地基,減少軟土層沉降和整體工程工后沉降,提高軟土層的承載力,具有極其重要的意義。本文介紹了揭陽潮汕機場進場路軟土地基的兩種處理方法，為高等級公路軟土地基的處理提供了參考。

1 工程慨況

揭陽潮汕機場進場路新建工程，路線全長9.848公里，主線路基寬度為40m，設計車速為80Km/h.。本項目K0+000~K2+680、K4+760~K9+751段為軟土地基，該段地處榕江平原及其邊緣的近陵地帶，地表平坦、開闊，大部分地面標高在1.5~2.5之間，多為農田或菜地，少數丘陵山地；場區內軟土普遍分布，多呈流~軟塑狀，工程性質差，具有高壓縮性，靈敏度高，在地面堆載較重的情況下易產生蠕變及不均勻沉降，本場區軟土處于欠固結狀態。通過地質勘探、取樣測試，淤泥質土層主要物理力學指標為：含水量w＝35%~73%；密度ρ=1.57~1.73g/cm3；孔隙比e＝1.1~1.9；液限wL＝35%~60%；塑性指數Ip＝15~24；壓縮系數α0.1~0.2＝0.75~2.20MPa-1；固結系數CV＝（0.5~1.0）×10-3cm/s；不排水抗剪強度Cu＝14~20KPa等。

2 軟土地基處理的設計

2.1 袋裝砂井排水固結

2.1.1 砂井間距、長度及其布置

一般路基及橋臺臺后采用袋裝砂井加堆載預壓排水固結法進行處理，堆載高度為1m，袋裝砂井按等邊三角形布置，橋頭部分砂井間距為100cm，一般路基砂井間距為120cm，孔徑為7cm，砂井深度由地基穩定和容許工后沉降計算來確定，穿透軟土層，砂井平均處理深度8~18m，容許工后沉降橋臺與路堤相鄰處不大于0.1m，一般路堤不大于0.3m。砂墊層厚度60cm，保證高出地表水位20cm。考慮到沉降量較大而設置40~60cm的預拱度以保證砂墊層的使用質量。

2.1.2 設計計算

包括沉降計算和穩定計算

①沉降計算。總沉降包括瞬時沉降Sd、固結沉降Sc和次固結沉降Ss。瞬時沉降是在加荷初始，地基土的孔隙水壓力來不及消散，土的孔隙來不及調整，而由地基側向變形引起的。這種沉降不大且很快完成，一般不易精確計算；固結沉降是在上覆壓力作用下，地基中的孔隙水逐漸排出使體積發生變化引起的，是地基土的主要沉降：次固結沉降是指孔隙水壓力消散后，在一定的有效應力的作用下，土骨架由于蠕動變形而產生。經計算總沉降量為S＝74cm，本段軟土經袋裝砂井處理后，固結度達到80%時所需要的固結時間為297d。設計要求在固結度達到80%時，工后剩余沉降量為22cm。②穩定計算。利用條分法對打砂井前和打砂井后兩種情況的路基滑動面進行穩定計算，比較其安全系數。經計算，打砂井前和打砂井后路基滑動破壞最小安全系數分別約為1.38和1.06，說明打砂井后路基才穩定。

2.1.3 軟土地基處理施工

施工時，先將沿線水塘、溝坑排水，填以砂性土或中粗砂，與砂墊層袋裝砂井構成統一排水系統。砂墊層采用含泥量小于3%的中粗砂，鋪筑時由中線向外側方向進行。砂墊層的厚度確保高出水面20cm。

袋裝砂井的施工工藝包括下列幾個方面：

①定位：在整平地面后，視軟土地基情況，鋪設30cm的砂墊層后，將打樁機按設計要求及施工順序定位。②成孔：采用導管式振動打樁機，在樁管垂直定位后，將可開閉底蓋的樁管打入地基土內，達到設計深度。③下砂袋：砂袋選擇聚丙烯編織袋。袋中的砂料采用干燥及含泥量小于3%的中粗砂，滲透系數不應小于5×10-3cm/s，要達到密實程度。先將砂袋裝好備用，待成孔后用人工輸入，管口端部設滾輪。④拔出套管：砂袋下放完畢，啟動激振器，提升套管進行拔管作業。拔出套管時為避免將砂袋帶出，也可采取向管內注水的辦法。⑤埋好袋頭：將袋頭埋入設計的砂墊層中，砂墊層分兩次鋪設，既方便工作，又避免粘土等雜物堆蓋袋頭，此時注意保持袋頭垂直不臥倒。

2.1.4 施工監測

施工監測工作與路基填土同時進行。在極限填高之前，因失穩可能性極小，路基填土可快速施工而不會出現失穩，監測工作應著重原始觀測數據的收集。

本段主要采用沉降、側向位移動態跟蹤觀測。選取5個橫斷面分別布設地面沉降板和地面位移樁。路基中心沉降板速率為4~7mm/d，平均為5mm/d，小于設計要求的控制沉降速率10mm/d，地面位移樁位移為2~5mm/d，平均4mm/d，小于設計要求的5mm/d。地面位移樁在測試過程中，沒有發生沉降和抬起現象，這說明路基一直是在穩定的情形下進行加載的。地面沉降板和地面位移樁的測試頻率，在加載時每日測試，停載時，每隔3~4d觀測1d，路基完成后每10d測一次。路堤完成后放置60d，達到最終沉降量的剩余沉降時為25~27mm，與設計計算的22mm接近。經觀測，本項目軟土路基在采用袋裝砂井方案處理后，路基沉降和穩定基本上符合設計要求，效果良好。

2.2 攪拌樁加固處理

2.2.1 設計要求：

箱涵軟土地基采用水泥攪拌樁加固處理，水泥攪拌樁樁徑為Φ50cm，按梅花形布置，樁距為1.5m，樁長按穿透淤泥層設計，按濕噴法施工。水泥攪拌樁水泥采用42.5R普通硅酸鹽水泥，水泥摻入量為50~55kg/m，水灰比為0.4~0.5，要求水泥土7天無側限抗壓強度不小于0.8Mpa，28天無側限抗壓強度不小于 1.5Mpa，攪拌樁的單樁承載力應不小于110Mpa，處理后復合地基承載力不小于150Mpa。

2.2.2 加固處理施工：

水泥攪拌樁施工工藝：①放樣定位：對攪拌樁現場整平后，按施工設計圖進行施工放樣。將攪拌機移位至施工樁位處后定位，孔位誤差不得大于50mm。②調平鉆機平臺：使用4個支腿調整平臺，使鉆機鉆桿垂直度誤差不大于1%。③開機攪拌以1、2、3檔逐級加速，將鉆頭順轉鉆進至設計深度，如遇硬土難以鉆進時可以降檔鉆進，放慢速度，在鉆進時始終保持連續送壓縮空氣保證噴漿門不被堵塞，保證下一道工序送漿時順利通暢壓縮空氣的壓力，一般保持在0.3~0.35MPa。④提升鉆桿噴漿攪拌，用反轉法邊攪拌邊提升噴漿。按0.5m/min速度提升，噴漿量為加固濕土質量的17%，水泥摻入量為55kg/m，水灰比0.45，施工水泥漿配合比為：水275kg：水泥550kg。噴漿壓力為0.6MPa。提升到設計停灰面時，應慢速原地攪拌2~3min。⑤重復攪拌，為保證漿體充分攪拌均勻，須將攪拌頭再下沉攪拌到原設計深度，再提升攪拌，采用二噴二攪施工方法，速度控制在0.5~0.8m/min。⑥攪拌樁施工機具裝有專門的自動計量裝置，該裝置能自動記錄沿深度的噴漿量和時間記錄等。現場每日施工結束后及時收取并作好相應記錄。

2.2.3 攪拌樁處理的效果：

根據設計要求，本項目箱涵軟土地基采用水泥攪拌樁加固處理完成后，按規定頻率進行取芯、無側限抗壓強度、單樁及復合地基承載力試驗。檢測結果：樁體比較完整、能達到持力層；攪拌的均勻程度、樁體垂直度、樁長、含灰量及強度等均能滿足設計要求。經計算得出：K0+000~K2+680路段箱涵軟土地基經攪拌樁處理后的復合地基承載力標準植為：179KPa；K4+760~K9+751路段箱涵軟土地基經攪拌樁處理后的復合地基承載力標準植為：187KPa，均大于設計值。取得了良好的效果。

結語

軟土地基有極大的危害性，施工技術難度較大，質量要求高，軟基處治的方法很多，各種方法都有它的適應范圍。具體工程的地質條件千變萬化，對地基處理的要求不盡一致，而且施工部位采用的機具、當地的材料都會不同，如果處理不當，就會造成地基失穩，使構造物沉降過大或不均勻沉降，

對構造物造成不同程度的危害，因此必須具體分析，從地基條件、處理要求、處理范圍、工程進度、材料機具等方面進行綜合考慮，以確定合適的自治方法。

[1]公路軟土地基路堤設計與施工技術規范.（JTJ017—96）人民交通出版社.

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