浅谈津汕高速公路软土地基处理应用及改进措施

郭献博

(衡水衡通公路工程监理咨询有限公司)

1 工程设计概况

津汕高速公路河北段根据所经地段软土地基分部较为广泛，且埋藏浅、厚度大、分布不均匀的特点。确定对路桥的过渡段的纵向30 m，橫向48 m作为沉降的主控制段，箱型通道及涵洞两侧20 m区段作为沉降的次控制段，采用深层水泥搅拌桩由路到桥的过渡段间距1.4～1.0 m，桩间距由疏到密进行渐变，桩径0.5 m按等边三角形布置，搅拌桩处治宽度至坡脚外0.5 m，处理深度H按实际地质情况采用。水泥掺入量为加固土体质量的15%;水灰比0.5;桩体28 d无侧限抗压强度不低于1.5 MPa，处理后单位复合地基承载力不小于150 kPa。深层水泥搅拌桩顶部采用加强型双向塑土工格栅。主控制段的工后沉降容许值不大于10 cm，次控制段的工后沉降容许值不大于20 cm，其他正常路基的软土地基段为一段控制段其工后沉降容许值不大于30 cm。其他正常路基的软土地基段采用砂垫层+土工格栅+塑料排水板+超载预压的处理方式主要针对下部软弱土体含水量较高的一般控制段。

2 深层水泥搅拌桩处理软土地基

2.1 深层水泥搅拌桩试桩目的

深层水泥搅拌桩是将水泥与地基土原位搅拌形成圆柱状，形成水泥土复合地基以提高地基承载力，减小沉降。在搅拌桩正式开工前，应根据地质情况选取代表性工点，做不少于5根工艺性试桩，以便取得符合设计要求的工艺控制数据，其中包括制浆工艺、水灰比、注浆压力、钻具钻进速度、提升速度、提升时钻头反转速度、搅拌遍数、复拌遍数、复拌深度、单位时间注浆量、每延米注浆量等数据，并经质量检验合格后，写出试桩总结报告，做为施工的控制依据及操作规程，严格认真执行。

2.2 深层水泥搅拌桩施工工艺流程

地上地下清障、地面平整→测定桩位→搅拌桩机定位调平→配制水泥浆→搅拌桩钻头下沉至设计深度→边喷浆边搅拌提升钻头至预定的停浆面→重复搅拌下沉至设计加固深度→边喷浆边搅拌提升钻头至预设的停浆面→重复搅拌下沉至设计加固深度→提升搅拌(或喷浆)至预定的停浆面→重复搅拌下沉至设计加固深度→提升搅拌至预定的停浆面→关闭搅拌机、清理、清理钻具→移至下一根桩位。

2.3 深层水泥搅拌桩施工工艺质量控制要求

(1)材料控制要求。水泥采用不低于32.5级矿渣水泥，也可采用硅酸盐水泥。对进场的同厂家、同品质、同编号、同生产日期的水泥以200 t为一检验批，按有关的检验方法做胶砂强度、安定性、细度、凝结时间等项目试验，符合标准时方可使用，但对受潮的水泥不允许使用。

(2)深层水泥搅拌桩的施工过程控制。

①水泥搅拌桩的桩位偏差不得大于5 cm，桩身垂直偏差不超过1.5%，施工中应对桩机的定位及垂直度进行认真检查并填写检查记录表。

②深层水泥搅拌机的喷浆提升速度、搅拌次数、喷浆压力等必须符合工艺要求，并有专人检查并记录，当因故停止喷浆时，应将搅拌头下沉至停浆点以下0.5 cm处，待恢复供浆时再喷浆搅拌提升，并在记录中记明这种异常情况及其深度。

③搅拌机预搅下沉时不宜冲水，当遇到硬土层搅拌下沉太慢时，经旁站监理认可后，方可适量加水，但冲水对桩身强度有较大影响，应加大喷浆量，增加复搅遍数。

④水泥浆必须使用机械搅拌，拌和时间不少于3 min，用比重计测其比重，并检测稠度，且应过筛，不得产生离析。比重、稠度应与强度试验制备试件时一致。泵送浆必须连续。

⑤当水泥浆到达喷浆口后，应喷浆搅拌30 s，在水泥浆与桩端土充分搅拌后，再提升搅头，边喷浆、边提升、边旋转搅拌，提升到原地面下30～50 cm时，不停浆原地搅拌30 s再下沉搅拌。

⑥水泥浆拌制数量，应满足单桩总量拌制，一次使用完，均匀喷浆，不得剩余，不足者可以补量。

2.4 土工格栅的铺设

土工格栅一般铺设在路堤的底部，以调整上部荷载对地基的应力分布。通过土工格栅的纵橫向抗拉力，来提高地基的局部抗剪强度和整体抗滑稳定性，并减少地基的侧向挤出量。在施工中应拉平紧贴下承层，其重叠、缝合和锚固应符合设计要求。

3 深层水泥搅拌桩施工中存在的问题及改进措施

3.1 钻头结构形式的选用

津汕高速公路河北段某合同段进场初期时的深层水泥搅拌机械中，大部分钻头采用3层或2层厚板状一字平钻头。该钻头在砂性的软土层中钻进效果还算可以，但在粘性土层中钻进时，切割、破碎土体的能力就非常差。下钻时，容易将土体挤压成饼状、大块状，喷浆的均匀性和复搅的效果较差，还容易出现抱钻、翻淤和堵管等问题。对问题桩通过挖验后发现，桩体往往存在喷浆不均匀，完整性和坚硬度差等问题。分析其原因除与处理的土层、送浆的压力、水泥的用量等有关外，与钻头的结构形式有密切的关系。发现这些问题后，将钻头进行了改进，将3层或2层厚板状一字平钻头改为3层薄板状一字形斜钻头。改进后的钻头下层刀片由平改为350～450，并加焊了利于切土的倒三角或倒牛角刺，从而克服了翻淤、翻浆、抱钻和因抱钻而堵管的问题，同时加快了钻进速度，提高效率、缩短工期，更明显的是经过标贯及取芯检测，芯样的完整性和坚硬度有很大的改观。

3.2 钻头的使用与更换

在日常施工中钻头使用和更换是被施工及操作人员容易忽视的问题，钻头在钻进和复拌过程中钻头与软土的磨擦会使钻头的直径会慢慢的减小，钻头的顶部倒三角或倒牛角刺会被慢慢的磨损。在津汕高速公路河北段某段跨线桥路桥过度段位置深层水泥搅拌桩施工过程中进行了对比和测试，该处共设有水泥搅拌桩3 216根、桩径为500 mm、深度为15 m，工程地质纵断面图来看，主要为亚粘土，软弱地和亚砂土。从表1中可以看钻机在钻井过程中钻头的磨损情况。

表1 钻机在钻井过程中钻头的磨损情况

通过表1在实际施工中检验对比来看，在深层水泥搅拌桩施工中应注意选取钻头的直径，并根据地质情况，桩的设计深度，桩径等选取钻头的直径(建议取比设计桩径小10～18 mm的钻头)，钻头直径偏大导致工期和水泥材料的浪费，钻头直径偏小导致桩径偏水不能满足设计要求，同时在钻进的过程中应常检测钻头的磨损情况，并及时的更换钻头。常施工中容易被施工人员或操作人员忽视，所以现场监理人员和项目施工管理人员应及时的检查和督促，保证软土地基的处理以满足设计和使用要求。

4 检测结果

该处单桩坚向承载力随机检测均达到设计值(150 kPa)要求，单桩复合地基承载力均达到设计值(300 kPa)要求，随机抽检开挖深度1 m目测桩体圆匀、无缩颈的凹陷现象、粉体搅拌均匀、凝体无松散。钻芯取样检测:芯样呈深灰色、水泥分布均匀呈长柱状，完整连续，代表芯样无侧限抗压强度较高。属一类优质桩。具体检测数据见表2和表3。

表2 某桩号跨线桥水泥搅拌桩静载试验结果

表3 跨线桥钻芯取样法试验结果

5 结论

通过施工后近两年的观察，使用水泥搅拌桩加土工格栅处理过的路段，沉降值均能满足设计要求。由此可见，采用复合软基处理法对于路桥过度段进行处理，可对预防桥头跳车起到至关重要的作用。津汕高速公路河北段某合同段的施工管理和实际检测证明，在施工过程中，必须注意施工方法的改进和处理效果的检验，通过严格细致的施工管理和现场监控即能提高的工程质量，同时又控制了投资成本并缩短计划工期。

[1]公路路基施工技术规范(JTG F10-2006)[S］.人民交通出版社.

[2]公路软土地基路堤设计与施工技术规范(JTJ017-96)[S］.人民交通出版社.