長湖申大橋路基工程軟基處理技術措施分析

方文興 傅建國

摘 要：軟土地基處理對道路工程質量與后期的道路使用壽命具有直接影響。橋頭軟基又是軟土地基處理的重點，直接影響到后期橋臺和相鄰路堤的穩定性。本文對長湖申大橋橋頭軟基處理方法進行研究，分析橋頭軟基施工時的沉降問題，提出以水泥攪拌樁+泡沫砼輕質路堤的方式對軟基進行處理，并提出了優化技術措施的方法策略，為相關參建單位類似問題處理提供一些參考價值。

關鍵詞：橋梁;路基工程;軟弱地基;處理技術

1 大橋工程概況

長湖申大橋橋為湖州市南太湖產業集聚區湖山大道第2標段控制性節點工程，全橋全長574 m，配跨為2×25+3×20+（84+140+84）+6×25 m，橋寬39 m，設計為雙向六車道。其中主橋全長308 m，采用84+140+84 m預應力混凝土懸澆箱梁矮塔斜拉橋結構，引橋采用預應力混凝土小箱梁，下部采用實體墩、柱式墩、臺，鉆孔灌注樁基礎。主要工程數量有鉆孔灌注樁106根、墩柱54根、墩身2個、蓋梁及臺帽26榀、主塔2座以及斜拉索48根等。

2 軟土地基路段現狀分析

2.1 水泥攪拌樁施工

K4+090～K4+145段和K4+360～K4+415段位于木家漾大橋兩端，處于橋梁與路基交界處，土層地質條件較差，局部分布厚層淤泥質土，為防止出現“橋頭跳車”的質量病害，該段采用打設水泥攪拌樁的方式進行軟土地基處理，樁徑50 cm，樁間距為1.2 m～1.4 m，樁長10 m，總長度為47 580 m。

2.2 泡沫砼輕質路堤施工

K9+612～K9+677段和K10+245～K10+310段位于長湖申大橋兩端及過渡段處，換填厚度為1.5 m～2.5 m，泡沫砼方量合計1.1萬m3，其施工質量直接影響橋梁與路基連接處的路堤質量。

3 軟基處理技術措施

軟基處理施工是本工程路基施工的重點，特別是木家漾大橋和長湖申大橋橋頭段軟基處理，分別采用水泥攪拌樁和泡沫砼換填施工，為避免出現不均勻沉降和橋頭跳車等質量病害，針對水泥攪拌樁和泡沫砼換填施工采取以下措施：

3.1 水泥攪拌樁

3.1.1 施工準備工作

場地清理：水泥攪拌樁施工前首先保證施工場地清淤到位并回填一定厚度的素土以保證能夠滿足施工機械作業，并挖出一條臨時邊溝做好排水工作。

布樁圖：水泥攪拌樁共有兩段，樁號為K4+090～K4+145和K4+360～K4+415，分別位于木家漾大橋橋頭，平面上采用等邊三角形布置，樁徑0.5 m，樁長平均10 m，其中K4+090～K4+110與K4+395～K4+415段樁間距為1.4 m，K4+110～K4+145和K4+360～K4+395段樁間距為1.2 m，應注意留出橋臺灌注樁的位置，水泥攪拌樁與灌注樁的凈距應大于1 m，根據圖紙設計要求，進行水泥攪拌樁平面位置布置。

測量放樣：和業主方、監理工程師對設計單位移交的導線點和水準點進行復核。只有復核無誤后才能進行使用。測量工作人員通過全站儀根據設計圖紙和布裝圖進行樁位、孔口標高等測量放樣作業，填寫報檢單，并上報監理工程師確認。

材料準備：水泥采用42.5號普通硅酸鹽袋裝水泥，方便計量。水泥的出廠日期要在3個月以內，材料應符合設計要求與技術規范的標準，水灰比一般為0.45～0.55，水泥摻灰量擬為12%～15%，項目部應組織人員對廠家進行考察、了解，保證供應量能滿足施工進度要求。

3.1.2 攪拌樁機就位

完成樁位放樣工作之后，進行攪拌樁機就位工作，讓鉆頭中心和樁位中心重合，利用水平尺對攪拌機械的水平進行測定，通過全站儀對鉆井架垂直進行測定，保障成樁垂直度。另外，鉆井架上還應該設置顯著的標志尺。

3.1.3 成樁試驗

為確定各種技術參數，攪拌樁正式施工前按首件工程認可制要求在工程樁上進行工藝性試樁，試樁深度不小于設計值要求，工藝性試樁樁數要在3根及以上。在試樁工作完成后向業主、監理工程師上交試樁報告。業主與監理工程師審查批準之后才可以作為攪拌樁施工依據。再沒有得到命令時，不能隨意進行更改。通過試樁試驗主要要獲得的施工參數包括：

（1）鉆機鉆進與提升速度。

（2）最佳攪拌次數和攪拌速度以及復攪深度。

（3）水泥漿的水灰比。

（4）泵送壓力、時間及單位時間噴入量。

（5）鉆進、提升阻力情況和特殊工況施工處理措施。

3.1.4 預攪下沉

攪拌樁機作業時鉆頭邊旋轉邊鉆進。同時，為了避免噴射口被堵塞只噴射壓縮空氣，不噴射加固材料，減少負載扭矩，保障鉆進順利。在鉆進作業時，準備加固土體也會受到攪動。

3.1.5 漿液的制備與輸送

在攪拌機下沉到某一深度時，以設計好的配比進行水泥漿配置，注意水泥漿比重的控制。按照要求對每盤漿體都要做抽檢，水泥達到標準之后才可以進行泵送。泵送壓力在0.5 MPa～0.6 MPa，且水泥攪拌時間要在3 min以上。制備好的水泥漿不能沉淀、離析，且存放時間不能超過2 h。制備好的水泥將在倒入漿池時需要加篩過濾，防止漿內結塊。

3.1.6 提升噴漿攪拌

攪拌機鉆到設計深入以后，用灰漿泵把水泥漿壓入到地基內，邊旋轉邊噴漿，并根據設計的提升速度進行攪拌樁機提升（通常提升速度控制在0.4 m/min）。要保障樁體的完整性還需要對噴漿停漿時間進行控制，開鉆后應連續作業，不允許在沒有噴漿的狀態下進行提鉆操作。

3.1.7 重復攪拌

當攪拌軸提高到設計頂標高時，關閉灰漿泵。同時，為了讓軟土與水泥漿混合均勻，把攪拌機邊旋轉邊深入土層，達到設計深度后，把攪拌機邊旋轉邊提升出地面。

3.1.8 清理移位

在噴漿作業完成以后，把攪拌軸提出地面，并對攪拌頭進行清理，隨后再進行移位操作。

3.1.9 施工注意事項

首先，要保障樁端施工質量，在漿體達到噴口時需要先噴漿半分鐘，隨后再均勻攪拌提升。

其次，把握好下鉆深度和噴漿高程、停漿面，保障樁長與噴漿量滿足規定要求。

第三，攪拌樁需要透過軟土層達到持力層，且深入土層50 cm。持力層深度需要結合地質資料、鉆機電流表讀數確定。若發現電流表讀數開始顯著上升，則說明鉆頭到達硬土層。若持續長度大于0.5 m，則說明進入持力層。如果實際樁長與設計樁長不匹配，則應該分以下情況進行處置：若實際樁長度達到設計樁長度，不過軟弱土層還沒有穿透，則繼續施鉆一直到達到持力層0.5 m深;若實際樁長沒有達到設計樁長度，同時說明在硬土層中鉆孔，此時需要繼續施鉆持力層0.5 m深;如果施工樁長與設計樁長不一致時，施工單位應分析原因并及時報告，并由現場監理確認;如果出現施工樁長與設計樁長大范圍不符，應立刻暫停施工，報建設單位及設計單位進行設計變更。

第四，在施工過程中，因各種問題導致停漿時，需要對中斷深度進行記錄。倘若停漿時間在3 h以上，要避免漿體結硬堵管還需要計時對輸漿管路做清理操作。在12 h內進行補噴操作時，需要把攪拌軸下沉到停漿點1 m以下，在供漿恢復后進行噴漿提升操作。同時把補噴情況記錄在施工記錄內。如果在12 h以上則需要進行補樁操作。

第五，施工人員還要做好施工原始記錄，具體記錄信息包括樁號、施工日期、天氣狀況、噴漿深度、停漿標高、管道壓力、提升速度、外摻劑情況等內容。

3.1.10 水泥攪拌樁質量檢驗

施工人員在施工過程中還需要對施工記錄進行檢查，對每根樁的質量進行評定。如果樁不合格，還需要對其具體位置與數量進行確定，采取相應的補救措施。

（1）水泥攪拌樁質量檢驗標準。下表為水泥攪拌樁質量檢驗標準：

（2）成品保護。在成品保護上主要從以下兩個方面來進行：一是水泥攪拌樁沒有達到要求強度的，不能在樁頂大量堆載，不能在上方停放或者行駛推土機等大型設備，避免載荷過大造成樁斷裂等問題;二是在攪拌樁取芯后留下的空間需要使用相同強度的水泥砂漿進行回灌密實。

3.2 泡沫砼輕質路堤施工

3.2.1 泡沫砼施工方法

（1）氣泡和攪拌。泡沫混凝土的施工是在水、水泥混合成漿后，借助發泡裝置將氣泡假如混凝土中形成的。在操作時要保障漿泡混合均勻、快速，超過發泡時間的氣泡群不能再使用。

（2）泡沫混凝土的泵送。泡沫混凝土通過泵管輸送，最大距離可以達到500 m。

（3）澆注。泡沫砼澆筑施工采用配管泵送方式，澆筑時，澆注管出料口應與澆筑面保持水平，單個澆注區頂面面積最大不應超過400 m2，以200 m2～300 m2為宜，單層澆筑厚度按照50 cm控制，路床部位應按2×0.4 m劃分澆注層，以保證單層澆注的正常施工時間在水泥漿初凝前完成。澆筑時沿長軸方向自一端向另一端澆筑，當需要移動澆注管時應沿澆筑管放置的方向前后移動，而不宜左右移動澆注管，并盡量減少在已澆完尚未固化的輕質砼里來回走動。當遇到下雨情況，應馬上停止澆筑，并覆蓋好剛澆好的輕質砼。每澆筑完一層養護應不少于3 d。

泡沫砼填筑縱向每10 m應設置橫向施工縫，在斷面突變處加設變形縫，頂層泡沫砼做成小臺階以適應2%的路面橫坡值，并通過橋頭搭板或鋼筋混凝土板調平。

泡沫砼兩側坡面設置分級澆筑臺階，臺階寬度為50 cm，高度為單層泡沫砼澆筑厚度，并采用50 cm厚度的黏土包邊。

（4）澆注準備。首先把澆注管的澆注口放在澆注區外，在進行出口處泡沫砼觀察時，把澆筑管移動到澆注區;其次沿著模板的邊沿澆注一圈泡沫砼;再次預留澆注完整塊作業區的澆注管長度，將管直放于地面或澆注平面上;最后澆注管必須埋在里面。

（5）澆注順序。首先從一端開始澆注，倘若使用兩條及以上澆注管進行澆注作業時，應同時從一端開始進行澆筑。倘若澆筑高度過高，則可以考慮由中間向四周的模式來進行;其次當澆筑到預定高度時，通過人工提起泵送管的模式平掃泡沫砼表面，當澆筑高度被掃平后即可停止;最后，緩慢往后拖泵送管，并重復上述操作。

（6）澆注方法。首先澆筑管要埋在氣泡砼內進行澆注操作;其次澆注口應基本跟氣泡混砼相水平方向澆注;最后掃平表面時需要讓澆注口保持水平，使澆注口離輕質土最低。

3.3 堆載預壓

堆載采用與路基相同的填料，堆載土方填筑過程中，應嚴格控制設計要求逐層填筑壓實，并進行沉降和穩定性監測，預壓期內路基實測標高小于堆載設計標高25 cm以上時應及時補方并壓實。對于僅堆載預壓路段，基底鋪設50 cm碎石墊層，分兩層（30 cm+20 cm）填筑并壓實，每一層碎石墊層頂面鋪設一層土工格柵，土工格柵要求總行延伸強度≥80 kN/m，橫向拉伸強度≥50 kN/m，延伸率≤10%，幅邊搭接時，搭接寬度大于30 cm，并用塑料扣或小鐵絲綁扎處理;對于堆載預壓結合水泥攪拌樁處理路段，基底鋪設50 cm清宕渣墊層，其粒徑不大于5 cm，含泥量小于10%，并分兩層填筑并壓實，水泥攪拌樁樁頂先鋪設30 cm清宕渣并壓實，然后鋪設第一層鋼塑格柵，再鋪設20 cm清宕渣并壓實，然后鋪設上層鋼塑格柵，鋼塑格柵要求斷裂延伸率≤3%，其縱向抗拉強度≥100 kN/m，橫向抗拉強度≥100 kN/m，格柵應鋪設邊坡坡面1 m，其兩端應向上層填料回折，回折長度不小于2 m。

4 結語

水泥攪拌樁+泡沫砼輕質路堤+堆載預壓處理大橋路基軟基能有效地加快排水固結，后期觀測結果顯示在較短的時間內路基強度及各項物理指標得到明顯改善，處理橋頭軟基的穩定性能好、工后沉降小。通過本項目的應用和后續沉降觀測結果顯示，得到在軟土厚度小于12 m 時采用水泥攪拌樁+泡沫砼輕質路堤+堆載預壓處理進行路基軟基處理效果良好，滿足規范要求。軟基處理技術的應用對于提升大橋施工道路的穩定性、承載能力都具有重要的意義和價值。隨著大橋承載能力要求的不斷增加，目前行業對于大橋道路沉降的控制水平要求也越來越高，所以大橋道路路基設計中的軟基處理問題也成為熱點問題。結合軟基的流動性、含水量等參數特征，做好表面加固和深層加固工作，選擇合適的軟基施工技術和方法，提高軟基處理效率，為大橋的整體質量的提升奠定基礎。

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