復合地基加固軟基方案研討與效果分析

劉前瑞 陳強

摘要：文章以寧波市某濱海大道建設工程為例，介紹了采用復合地基加固軟土地基的設計方案，研究了復合地基四種樁體類型（長螺旋鉆孔壓灌樁、素混凝土樁、預制竹節樁及釘形雙向水泥土攪拌樁）的施工流程及質量要求，并分析了不同樁體的優缺點，最終確定采用長螺旋鉆孔壓灌樁方案。現場實測結果表明：該方案能夠滿足路基沉降要求。

關鍵詞：復合地基;軟基加固;長螺旋鉆孔壓灌樁;沉降曲線

中圖分類號：U416.1 文獻標識碼：A DOI： 10. 13282/j. cnki. wccst.2019. 12. 010

文章編號：1673 - 4874（2019）12 - 0032 - 04

0 引言

近年來，隨著國家工程建設穩步推進，地基處理方法也日益成熟，復合地基作為地基處理的一種方式因具有諸多優勢而被廣泛應用。復合地基種類繁多，大體可分為水平向增強體復合地基（如鋪設土工織物、金屬材料、竹筋等形成的復合地基）和豎向增強體復合地基（如設置碎石樁[1]、混凝土樁[2]、CFG樁[3]等形成的復合地基），需要根據實際情況合理選擇復合地基形式。寧波市某濱海大道的建設，將成為通用機場順利通航的交通保障，但該工程軟土問題嚴峻，道路建設前需有效地解決。為此，本文針對工程現場條件，提出相應方案，并對方案進行分析研討，為今后同類工程提供參考。

1 工程概況

寧波市某濱海大道工程位于三門灣新區下洋涂單元內，全長約3.1 km，寬42 m，為該單元首條市政主干路。

濱海大道工程建設前場地現狀為圍海造堤形成的灘涂地，西側分布有近期人工堆填的填土及施工臨時泥漿池，南側為濱海大道及新建海堤，北側為原海堤及力胡線。河道沿岸兩側均為自然人工土壩護坡，現狀穩定性較好。道路沿線地勢總體較平坦，勘察期間測得地面高程為-0. 57～3.81 m，勘察施工環境條件一般。在勘探深度83. 00 m內，地基上部以濱海相沉積層為主，下部以濱海相和內陸相沖湖積地層為主。地勘報告中的土質情況如表1所示。

由表1可知，1～4層屬含水量高、壓縮性高、土性強度低的軟弱土層，未經地基加固處理，不能直接作為擬建道路天然地基持力層;5～9層屬中壓縮性、土性強度較高的硬土層，未經地基加固處理，不宜直接作為擬建道路天然地基持力層;第10層屬低壓縮性巖層，可作為擬建道路天然地基持力層。

2 軟土地基設計方案

2.1 設計依據

根據對寧波市其他類似工程軟基處理方案及效果的探討，參考其工程經驗，結合本項目地質、氣象、水文等自然條件，依據《城市道路工程設計規范》（CJJ37 - 2012） （2016版）、《公路軟土地基路堤設計規范》（DB 33/T 904 - 2013）的規定，對本項目軟基處理方案進行設計。

2.2 軟土處理方案

在考慮軟土各項物理力學指標基礎上，結合軟土分布范圍、厚度、路基填土高度、工期及可操作性等因素，采用復合地基加固較為適合，即機動車道及中央分隔帶部分采用混凝土樁，其余部分采用水泥土攪拌樁。根據現有條件，道路中部機動車道部分的樁體類型可選性很大，可采用四種方案（見表2）。方案一地基加固如圖1所示。

3 樁體施工方案探討

3.1 長螺旋鉆孔壓灌樁

長螺旋鉆孔壓灌樁采用長螺旋鉆機鉆孔，鉆機達到設計深度后，通過空心鉆桿往孔內泵壓混凝土，在泵壓混凝土的同時緩慢提升鉆機至地面。長螺旋鉆機鉆孔時能夠把樁周土擠密，密實的樁周土能夠與樁和褥墊層共同受力形成強度更高的復合地基，顯著提高地基承載力及剛度。

3.1.1 設計指標

（1）樁徑為500 rrrn，采用C25水下混凝土;（2）樁頂現澆承臺，承臺尺寸為140 cmx 140 cmx 30 cm，承臺混凝土強度等級為C30;（3）路段樁長為20 m，樁頂5m范圍內配筋;（4） -般路段采用3mx3m正方形布樁;（5）復合地基承載力≥120 kPa。

3.1.2 施工流程

對試樁試驗結果進行分析后，采取有效措施調整混凝土配比及施工工藝，滿足要求后按以下步驟進行大規模施工：施工放線定樁位一制作鋼筋籠一長螺旋鉆機鉆至設計深度一空心鉆桿泵壓混凝土的同時緩慢提升一起重設備吊裝并插入鋼筋籠一設備移位至下一樁位重復操作。

3.1.3 質量要求

（1）樁身直徑應嚴格控制，一般不應超過樁長的3‰，且最大≤50 mm; （2）為確保樁體質量，全樁混凝土實際用量不能少于設計用量;（3）混凝土澆筑完成后，嚴格按照施工前制定的施工規范及設計要求處理樁頂標高和浮漿等情況;（4）必須嚴格按設計圖施工，尺寸、形狀都應符合要求。

3.2 素混凝土樁

3.2.1 施工流程

（1）清表30 cm，按樁（帽）頂設計標高整平場地;（2）按設計樁徑、樁長、間距進行樁基施工;（3）樁體驗收合格后，進行素混凝土樁承臺施工;（4）鋪設40 cm級配碎石墊層及鋼塑土工格柵;（5）按道路路基頂面設計高程回填塘渣。

3.2.2 質量要求

（1）鋼塑土工格柵抗拉強度橫向應≥80 kN/m，縱向應≥100 kN/m，延伸率應≤3%;（2）路基采用塘渣填筑，其中機動車道路路基塘渣厚度≥80 cm，非機動車道塘渣厚度≥60 cm，人行道塘渣厚度≥40 cm;（3）塘渣中石料強度≥1 5 MPa; （4）填方地段每層填土厚度≤30 cm且表面應保持適當干燥。

3.3 預制竹節樁

3.3.1 設計指標

薄壁竹節樁采用強度等級為C60的混凝土澆筑，樁徑為400 mm，壁厚為60 mm。采用環氧樹脂加固化劑對樁接頭處進行密封處理，確保無鋼質部件外露，提高防腐性能，樁長布置同素混凝土樁一致。

3.3.2 施工流程

一般采用錘擊法或靜壓法將預制竹節樁打入指定樁位。本工程可選擇采用靜壓法施工，施工流程如下：清表整平→墊層壓實→樁位放樣→靜壓機就位→調整垂直度→靜壓第→節樁→起吊第二節樁→上節樁插桿對準下節樁螺母孔一檢查垂直度一機械連接接樁→重復前面的壓樁工藝→檢查整樁質量→開挖樁頂土→綁扎鋼筋、澆筑混凝土→鋪筑碎石墊層、整平壓實→報檢。

3.3.3 質量要求

開始施工竹節樁前應進行試樁，終壓標準應根據設計要求、地質條件及樁身強度綜合分析加以確定。對于在相同地質段施工時出現的靜壓力異常情況（驟降或驟升等），必須立即暫停施工并報告監理等相關人員，針對異常情況產生的原因采取有效處理措施之后才能繼續施工。預制竹節樁樁長通常會略長于設計長度，因此在施工結束后會有樁頭高出地面，應采取保護措施以防施工機械碰樁而導致樁頭破損。在機械挖土施工過程中，為防止鏟斗碰樁而導致樁體破壞，應謹慎控制鏟斗入土深度。此外場地還應滿足竹節樁運輸車輛的通行要求，因運輸車輛荷載較大，場地可填筑0.5～1.0m的塘渣并壓實。

3.4 釘形雙向水泥土攪拌樁

釘形雙向水泥土攪拌樁是一種新樁型，在施工方法上也與傳統攪拌樁不同，近年來，越來越多軟土地基處理采用這項新技術。相比于傳統攪拌樁，釘形雙向水泥土攪拌樁能夠更加充分利用復合地基應力傳遞規律，在克服傳統攪拌樁嚴重缺陷的同時，還保留了其優點。

3.4.1 施工流程

在平整場地后，對樁點進行定位、放線，按圖2所示，施工步驟如下：（1）攪拌機就位：攪拌機運送至樁位，垂直對中;（2）噴漿下沉：控制攪拌機向下切土并向孔內噴漿，持續向下切土直到設計深度;（3）施工下部樁體：到達設計深度后改變內、外鉆桿的旋轉方向，持續向土體內噴水泥漿10 s以上;（4）提升攪拌：停止噴漿并操作攪拌機緩慢提升;（5）伸展葉片：伸展攪拌葉片并改變內、外鉆桿的方向;（6）切土下沉：控制攪拌機向下切土并向孔內噴漿，持續向下切土直到設計深度;（7）提升攪拌：停止送漿，改變兩組葉片旋轉方向，攪拌水泥土并緩慢提升攪拌機至地面;（8）完成單樁施工：關閉攪拌機，往下一個樁點重復操作。

3.4.2 質量要求

（1）起吊機應平整穩固，導向架應垂直于樁位，確保樁垂直度偏差≤1.0%，樁位偏差≤5 cm; （2）施工過程中應對地面以下1～1.5 m范圍內的樁體進行二次噴漿攪拌;（3）為保證輸漿管內有足夠的壓力，通常管道長應≤60 m，并經常檢查管線，防止出現漏漿或堵塞等情況;（4）為確保樁體質量，全樁混凝土實際用量不能少于設計用量，并且還應控制每米混凝土用量誤差≤5%。

4 軟基處理方案對比分析

四種方案都有其各自的優點，現有設施和場地都能實現，在此，主要考慮經濟性和時間效益。四種方案對比如表3所示。

由表3可知，四種樁體類型都可作為備選方案。其中長螺旋鉆孔壓灌樁、預制竹節樁與素混凝土樁的布置形式及樁長都基本相同，工程量基本無變化。考慮到項目南側海堤結構穩定性，預制竹節樁由于實施過程中對土體擾動大，在本項目中不宜使用;素混凝土樁在試樁過程中由于成樁困難，質量無法保證，本次方案中也予以排除;釘形雙向水泥土攪拌樁由于成樁工藝、處理深度等因素的影響，需重新調整樁間距，增加樁數量，因而導致工程量增加較多;長螺旋鉆孔壓灌樁每延米造價稍高，會造成建安費稍高。綜合考慮施工條件、施工質量和總體造價等因素，最終選用長螺旋鉆孔壓灌樁。

5 沉降觀測數據分析

考慮到本項目作為區塊首條主干路，同時位置特殊，在項目建設時，同步實施了沉降數據監測。見圖3。

隨機選取其中2組四個點數據，生成如下曲線（見圖4）：

通過對實測數據的分析，發現本工程道路工后沉降一般在2～3個月開始趨于穩定，穩定后數值均在14～18 cm以內，滿足《公路軟土地基路堤設計規范》（DB 33/T 904- 2013）的相關要求。

6 結語

寧波市某濱海大道軟土地基特點突出，但工期緊張，且限制因素較多。混凝土樁復合地基成樁質量較好、可控性高且施工工藝較為簡單，本項目予以采用。根據現場情況，本文重點介紹了可供比選的四種混凝土樁的施工流程及質量要求，分析了四種方案各自的優缺點，最終綜合考慮經濟性、時間效益等因素采用長螺旋鉆孔壓灌樁。到目前為止，通過沉降觀測分析，沉降指標滿足規范要求，路面結構完整，軟基處理效果較好，可在地質情況相似的其他項目中進行推廣。

參考文獻

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作者簡介：劉前瑞（1988-），碩士，工程師，主要從事市政道路設計工作;

陳強（1982-），碩士，高級工程師，主要從事市政橋梁設計工作。