臨海公路軟基處理施工技術探討

黃志杰

（莆田市交通投資集團有限公司）

1 項目概況

1.1 工程概述

福建省普通國省干線公路聯十一線(莆田境)涵江江口至仙游楓亭段工程A2 合同段位于莆田市涵江區臨海的養殖水面上。路線全長3.0 公里，其中特大橋1414.4/1(米/座)、大橋106.08(米/座)、中小橋88.08/2(米/座)、涵洞3 道。采用主線一級公路，設計時速80km/h，路基寬度40m，橋梁單幅寬度17m。輔路為二級公路，設計時速40km/h，路基單幅寬度8.25m，橋梁單幅寬度8.5m。

1.2 地質水文條件

工程沿線海邊灘涂屬海積平原地貌，地形較平緩，地面標高約1.2-6.1m。上覆有流塑狀淤泥，厚度9.1m-13m，屬于“高含水量、高液限，高孔隙比、低強度”類軟土，工程力學性質極差等特點。

項目位于興化灣臨海，水位受海潮影響大，平均潮差高度達5m 以上，分潮振幅的比值F 均小于0.5，屬正規半日潮。

2 軟基處理系統的施工流程

本項目需軟基處理的段落占路線全長的46.38%。軟基處理方法為CFG 樁復合地基和擠密砂樁處理，由于CFG 是一種介于剛性與柔性之間的一種樁型，所以在橋臺過渡段采用CFG 樁復合地基處理，可以有效的防止橋臺處跳車現象，提高了安全性與舒適性，其他路段采用擠密砂樁處理。及后續的等載預壓、監測與卸載。具體系統的施工流程圖如下：

3 各環節施工要點

按照施工工藝流程進行的施工過程，結合現場實際情況，對砂樁、CFG 樁復合地基處理、碎石砂加筋墊層、位移監測、等載預壓、卸載等各個環節的施工要點進行重點分析。

3.1 砂樁

砂樁是一種常用的地基處理技術。一般用于擠密松散砂土、粉土、粘性土、素填土、雜填土等地基。采用砂樁進行處理時，采用等邊三角形的布設。樁間距在涵洞底部的為0.9m，涵洞與路基15m 過渡段為1.2m，一般路段為1.5m ，成孔直徑為50cm。

砂樁具體的施工工藝流程如下：準備施工→布置樁位→校驗樁位→制樁→檢驗→交工驗收。

現場砂樁施工

其作用主要起置換作用，并具有豎向排水通道，通過等載預壓可明顯縮短淤泥的固結時間，對地基的承載力也有一定的補強作用。

為保證現場作業安全及施工質量，施工要點有：

1、在成樁機械及下料區域用隔離帶隔離，并設安全警示標牌；有占用施工便道的情況時，需提前另設便道通行，并設有指示標志。

2、嚴格按設計樁長、樁徑、樁間距、砂灌入量以及試驗確定的樁管提升高度和速度、懸振時間、電機的工作電流等施工參數進行施工，確保擠密均勻和樁身的連續性。

3、保證起重設備平穩，導向架與地面垂直，且垂直偏差不應大于1.0%，成孔的中心與設計樁位偏差不應大于50mm，樁徑偏差控制在20mm 以內。

4、控制留振時間10～20s，拔管速度1.5～3.0 m／min，樁底高程偏差不大于10cm。

5、根據成樁試驗充盈系數不小于1.35，單樁砂灌入量q=0.265*h（h 為實際施打樁長）控制。

6、本工程軟土地基處理方式有兩種，擠密砂樁及CFG 樁，考慮到二者作用原理的不同，擠密砂樁應在CFG 樁之前施工。

3.2 CFG 樁

CFG 樁即水泥粉煤灰碎石樁由碎石、石屑、粉煤灰，摻適量水泥加水拌和，適用于粘性土、粉土、素填土等。用各種成樁機制成的具有可變粘結強度的樁型，樁、樁間土和褥墊層形成復合地基。按等邊三角形對CFG 樁進行布設,樁直徑為50cm,樁身強度為C20, 樁體穿透軟土層進入卵石層不小于1.0m，樁頂設置120x120x20cm 的正方形樁帽。

CFG 樁復合地基施工工藝：樁機就位、調平→鉆孔至設計高程→泵送混合料→拔管、灌注至樁頂設計高程→移機→插入鋼筋→清理樁間土、鑿除樁頭→澆筑樁帽→鋪設褥墊層。

現場CFG 樁長螺旋施工

其作用是利用樁、樁間土和褥墊層形成復合地基將上部荷載直接傳遞到深部地基，由于成樁的擾動作用會使土體內產生超孔隙水壓力，剛施工完的CFG 樁是一個良好的排水通道，孔隙水將沿著樁體向上擠密。

為保證現場作業安全及施工質量，施工要點有：

1、在施工活動區域用隔離帶隔離，并設安全警示標牌；有占用施工便道的情況時，需提前另設便道通行，并設有指示標志。

2、控制樁體的垂直度偏差不能超過1.5%，同時要保證樁位偏差比50mm 小。

3、按要求對地質、鉆進電流進行控制，確保樁體進入持力層不小于設計長度。

4、混合料嚴格按試驗配合比要求控制，坍落度控制在160mm～200mm；每根樁的投料量不少于設計灌注量。

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5、路基與橋梁銜接段（長30m）采用CFG 樁過渡，應待CFG 樁施工完后，才可進行橋臺樁基施工，順序不能顛倒。

6、路堤下CFG 樁施工時，直接灌注至地表；構筑物基礎下停漿面應高于設計標高500mm，確保預留樁頭的長度。

7、注意樁身材料配合比、提鉆速度、成孔深度、混合料的灌入量等，進行認真記錄。

8、每臺機械應一天做混合料（或混凝土）試塊一組（3 塊，邊長為150mm的立方體），標準養護，測定28 天強度。

3.3 碎石砂加筋墊層

碎石砂加筋墊層是設置于砂樁與CFG 樁樁頂上的50cm 結構層，且夾兩層雙向鋼塑復合土工格柵。組成由碎石砂，其中碎石占70%，直徑2～4cm；砂30%，其中的泥量要小于5%。采取雙向鋼塑復合土工格柵材料，其整體的強度要大于80kw/m，小于3%的變形率。采用聚乙烯對格柵實施保護，整體的厚度以1mm 最為合適。

現場鋪設碎石砂加筋墊層

其作用為在預壓荷載作用下的橫向排水通道，在CFG 樁段其與樁、樁間土形成復合地基能調整樁土應力比，充分發揮樁的作用。

為保證現場作業的施工質量能達到預期效果，需注意的要點有：

2、當完成了土工格柵的鋪設需要快速的實施填土，不可以讓土工格柵進行較長時間的太陽直射。

3、在對土工格柵填土時，其中的粒徑直徑不可以超過6cm，因為過大的顆粒會使得土工格柵被穿透、擊破。

3.4 等載預壓

在路基施工到路槽底后，將路面及車輛荷載換算成重量荷載，對軟土地基進行等載預壓，預壓期指從施工靜載結束后等待沉降所需的時間。本項目根據自然條件考慮，砂樁預壓路段為6 個月，CFG 樁預壓路段為3 個月。

等載預壓

其作用是通過堆載預壓作用，加速軟基的沉降過程，促使軟土地基得到充分排水、固結、壓密，以提高地基強度，減少在使用荷載作用下產生的工后沉降量。

為保證現場作業的施工質量能達到預期效果，在預壓加載過程中需注意的施工要點有：

1、填筑時間要比地基抗剪強度增長固結時間大。

2、當填筑高度小于極限填土高度前，填筑速率可按15～30cm /天。

3、填土高度大于極限填土高度后，每填0.25m 一層間隔不少于7 天，每填1m高度應停載1 個月。

4、施工中應嚴格控制填土速率，以路堤沉降及觀測數據為主，防止路堤失穩。

5、預壓期沉降后應及時補加荷載，以免引起增加工后沉降量。

3.5 監測

3.5.1 監測的目的及作用

1、監控整個施工過程中路基的穩定性，控制填土速率。

2、推測工后沉降，確定開始鋪筑路面的時間。

3、了解在新增荷載作用下，路基下臥土層附加應力變化情況。

3.5.2 監測的內容

1、水平位移樁觀測：監控施工過程中路基整體穩定性。

2、沉降盤：觀測路基沉降規律和路堤穩定性的監控。

3.5.3 監測點的布置

每100m 進行縱向觀測斷面設置，設置3 個觀測點對沉降進行實時的檢測，分別是路堤兩側以及中心位置；當在一些預壓施工高度以及遠遠高于極限的位置，需要每50m 就設置一個觀測點；針對于那些大于30m 跨度的結構物兩端需要設置觀測點，在其相鄰路堤段位置也行該設置觀測點，針對于那些小于30m 跨度的結構物只需要在一端布設觀測點。

監測點的布置與記錄

3.5.4 監測頻率

加載施工監測頻率表

時 間 沉降板 水平位移樁 施工期間（極限填土高度之前） 1 次/層 1 次/層 施工期間（極限填土高度之后） 1 次/天 1 次/天 臨時中斷施工或加載間隙期（間隙期超過1 個月后） 1 次/3 天（1 次/3 月） 1 次/3 天（1 次/3 月） 加載第一個月內 1 次/3 天 1 次/3 天 加載第二個月至第三個月內 1 次/7 天 1 次/7 天 加載第四個月至預壓期末 1 次/15 天 1 次/15 天

3.5.5 監測標準及要求

1、路堤在填筑過程中，若中心沉降速率大于10～15mm/d，或側向位移大于5mm/d 以及邊部日沉降量大于中心沉降量時，標志著不穩定狀態的出現，應立即停止加載，并通知各有關單位采取措施，做出相應的調整。

2、當每一級加載成功之后，還要在對其進行相應的觀測，當該層級充分達到穩定狀態后，方可實施下一級加載。

3、監控資料要求當天整理及時分析地基的穩定性，如果分析結果表明地基出現異常，必須立即采取相關措施保證路堤的穩定。

3.6 卸載要求

當預壓期末沉降速率連續兩個月都小于5mm/月，同時推算的工后沉降小于設計容許值后，方可卸載并開始鋪筑路面結構底基層。

路基橫斷面上某點的工后沉降等于路基該點在現有固結壓力狀態下基準期內的總沉降減去該點在先前各固結壓力下經歷的固結沉降之和。（地基沉降量計算采用分層總和法，主固結沉降量采用e-p 曲線法計算，總沉降量計算采用沉降系數修正法，沉降系數Ms 取值為1.1～1.6）。工后沉降容許值：路基不大于30cm，涵洞不大于20cm，橋梁臺后不大于10cm，其相鄰沉降差異引起的縱坡變化應控制在0.4%以內。

4 總結

公路建設過程中，軟基處理的質量直接影響著公路建設質量的好壞。軟基處理是臨海項目建設必須要解決的主要問題。本文結合實際項目對軟基施工過程中的各個環節進行探討分析，采取了CFG 樁復合地基和擠密砂樁等地基處理方法，有效地改良了臨海軟土地基的承載力。此軟基處理施工技術為類似地質條件選用合理的軟基處理方式提供一定的施工經驗借鑒。