厚淤層軟基處理的施工技術研究*

上海建工七建集團有限公司 上海 200050

1 工程概況

1.1 路基概況

昆山中環S-Ⅳ標全線采用低填路基。路基邊坡坡率采用1∶1.5。根據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 地質勘查

據設計在擬改造道路附近所做工程及有關區域地質資料，地基土構成除填土外，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、淤泥質土及粉（砂）性土組成。

1.3 水文資料

控制線路區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、粉質黏土中，水位變化主要受大氣降水及河水的側向補給影響。勘察期間實測地下水位埋深1.1～4.6 m。項目所在地區地勢低洼，水系發育，地下水埋藏淺（不利季節約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。回填方式通常采用機械的方法分層壓實，使之達到相關要求的密實度。清淤置換填土后與原土相比，具有承載力高、剛度大、變形小等優點。

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定的板塊層，從而到達提高地基承載力、減小沉降量，從而提升基底的穩定性。

2.3 排水固結法

排水固結法主要由排水系統和加壓系統2 部分組合而成。通過排水系統排出淤泥內水體，從而固結土體，提高基底的穩定性。

3 昆山中環對厚淤層軟基的處理[1,2]

昆山中環根據施工的實際情況，因地制宜采取了以下3 種地基處理方案。

3.1 預應力薄壁管樁固結嵌托

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定性要求，采用預應力薄壁管樁（PTC）管樁復合地基處理方案（圖1）。處理段沿路線縱向設3 排PTC管樁，樁帽施工結束后填筑厚0.5 m碎石墊層消除集中應力。

施工工藝為：測量定位放樣→樁機就位→樁位復核→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（監理驗收）→沉樁→送樁→樁機移位。

預應力混凝土薄壁管樁施工注意點：

1）吊運：起吊時應輕吊輕放，保持樁身平衡，運輸途中車速不宜太快，防止碰撞。采用單點吊法，吊點位置在0.29L（L為樁長）處。樁帽與樁身應有5～10 cm空隙，樁帽與樁頂之間應接觸平整。機錘、樁帽、送樁器、樁身應保持在同一軸線上。

2）樁位復核：將其誤差控制在±10 mm內。

3）垂直度控制：樁架要保持平衡，傾斜度不大于0.5%，做到就位準確、插樁垂直、三點一線（樁位、樁帽、樁尖），不得偏移，并用2 臺經緯儀從2 個側面控制樁的垂直度。垂直度允許偏差0.5%L（L為樁長），同時在沉樁過程中應跟蹤校正樁的垂直度。

4）電焊接樁要求：接樁時，上下2 節樁頂面要平，中心對準，偏差不大于5 mm，同時用經緯儀校核垂直度，確認符合要求后方可施焊。接樁一般在距地面0.5～1 m的位置進行，上下節樁的中心線偏差不大于3 mm。樁接頭焊接完后，須經監理隱蔽驗收，且焊縫應在自然條件下冷卻8 min以上方可繼續沉樁。

5）送樁標高控制要求：送樁時，送樁器的中心線與樁身吻合一致，送樁到設計標高。管樁的樁頂標高控制在-5～0 cm之間，送樁過程中應密切注意沉樁壓力變化（嚴禁中途停止），用水準儀觀察至送樁完畢，并及時觀察壓力讀數作好記錄。

3.2 濕噴樁固結土體

濕噴樁是深層攪拌法的一種，利用水泥和軟土產生的一系列物理化學反應，使軟土硬結成具有整體性、水穩定性和一定強度的優質復合地基（圖2）。

昆山中環S-Ⅳ標段范圍內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，實際應用參數應通過室內實驗室和成樁試驗確定。橋頭加固區樁長6 m，間距1.3 m；老河道處理區樁長6 m，間距1.2 m；每延米噴粉量55 kg。

施工工藝流程為：

調平→鉆孔對位→啟動自動記錄儀→送風→監理驗收→設計加固深度→噴漿、攪拌提升→成樁→停止噴漿→停灰面→關閉自動記錄儀→復攪設計樁→移位

機械安裝、調試，待轉速空壓正常后，再開始就位。

樁機用起重機或塔架將攪拌機吊至設計指定位置進行定位。預攪下沉時，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，控制鉆進速度≤1.0 m/min；鉆進噴漿速度≤0.4 m/min；噴漿時平均提升速度≤0.4 m/min，復攪時平均提升速度≤0.8 m/min；攪拌速度30～50 r/min；噴漿時泵內泵送能力30～50 L/min。

水泥漿液的配置應嚴格控制水灰比，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攪拌，每次攪拌時間不得少于3 min。

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

室內抗壓強度試驗采用控制應力試驗方法，逐級加壓并保持水平，量測垂直變形，待變形穩定后再加一級荷載，直至破壞。

穩定標準為：試件垂直變形速度小于0.5 mm/min。

破壞標準為：應力不變，變形不斷發展，試件裂紋產生，應力下降。每組試件不得少于3 個。

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人造硬殼層，從而改善軟土受力特性。

在昆山中環暗塘及硬殼層淺薄路段，按照低填路基設計反開挖至設計標高，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行暴曬，填筑采取橫斷面全寬、縱向分層填筑方式。當原地面高低不平時，先從最低處分層填筑。

為節省平整時間，用人工配合大型推土機將填料進行平整。填筑時，根據運輸車的運輸量，按方格法劃好方格控制填筑厚度。

填料采用2 臺振動壓路機進行碾壓，壓實時應先兩側后中間，壓實路線應縱向相互平行，反復碾壓。第1遍采用150 kN壓路機靜壓，然后先慢后快，由弱振到強振，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，做到壓實均勻，沒有漏壓、死角，最后采用200 kN壓路機低振高頻收面，確保碾壓密實。

回填壓實度由碾壓遍數進行控制，壓實標準以現場沉降差觀測2 次碾壓無明顯標高差異為判斷標準，按振動壓路機碾壓2～6 遍進行初步控制；填筑壓實度等各項指標自檢合格后報監理工程師抽檢，合格后再填筑上一層。每填筑一層都進行測量定線，絕不準盲目施工。

4 結語

通過一年多的施工比較和后期的檢測，所采用已穩為主的厚淤層處理措施可以保證施工質量。因為不需要將淤泥全部清除干凈，這樣可以大大壓縮施工工期，同時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處理，不僅使得工程保質保量地得以順利進行，還達到了經濟、環保的施工效果。