桩板结构在软土地区多管线地段的应用研究

王 飞 王金香

(中铁第六勘察设计院集团有限公司，天津 300308)

1 概述

昆明南连接线高速公路位于昆明市西南滇池以北，东起碧鸡关，西止民办科技园，路线全长24.998 km，路基宽度为33.5 m，为双向六车道高速公路。昆明南连接线高速公路环湖路下匝道至主线K7+600处接出，路基面宽度9 m，为单向双车匝道。

该匝道路基段长度242.1 m，主要软弱地层为泥炭质土和软塑高液限粘土，具有含水量大、孔隙比高、压缩性高及物理力学指标低的特点，施工时采用CFG桩进行处理，在没有管线的地段施工已经完成，复合地基和单桩承载力检测可满足设计要求。但在K1+135.2～K1+242.1共计106.9 m范围内地下管网密集，CFG桩加固无法实施，为确保施工不影响管线，改为桩板结构跨越地下管网。

本段跨越管线路基软基处理工程经验表明，在软土地区跨越结构物、管线等地段采用桩板结构措施处理效果较好，可为类似工程提供参照和借鉴。

2 工程地质概况

该匝道范围广泛分布第四系全新统湖冲积层，在地面下90 m深度范围内地层除①层属人工堆积形成外，主要由冲湖积黏性土、粉砂、泥炭土与粉砂夹黏土组成，分布规律较为复杂。主要压缩层为①-1人工填土、②-2泥炭质土和②-4软塑高液限黏土。其中②-2泥炭质土层工程物理力学性质非常差，且分布厚度较大，为本次地基处理的主要地层。

表1 主要地层物理力学指标

场地内地层自上而下主要分布可概括如下：地表一般为0 m～5 m的人工弃土层，下伏5 m～15 m范围内分层分布泥炭质土和软塑高液限粘土；15 m～20 m厚度见到粉细砂及中等压缩性粘土层，30 m范围内未见基层出露。主要地层物理力学指标见表1。

3 原施工图设计CFG桩方案及存在的问题

施工图设计时，匝道路基段长度242.1 m段软基采用CFG桩加固，桩径0.5 m，正方形布置，桩间距1.7 m，桩长8 m～15 m；CFG桩施工采用长螺旋钻孔、管内泵压混合料灌注成桩。

在施工过程中发现K1+135.2～K1+242.1共计106.9 m范围内地下管网密集，分布有雨水、污水、煤气管道及军事光缆，根据物探结果显示，各种管线、光缆埋深在2 m～8 m，与路线斜交角度约19°，对工程影响范围大(如图1所示)。加之，煤气管道和军事光缆迁改难度极大，采用正方形正常布置的CFG桩长螺旋钻机施工必将打穿地下管线，为确保地下管线的安全，需采用避让或者跨越的方式。结合现场管线资料收集和物探结果，变更设计采用钻孔灌注桩桩板结构跨越地下管线通过该区域。

4 桩板结构设计方案

鉴于上述CFG桩长螺钻施工存在的影响管线问题，本段路基原设计CFG桩在与管线交叉地段变更为钻孔灌注桩桩板结构。

4.1 设计方案

桩板结构是一种新型路基基础工程，在目前高速铁路设计中为保证路基工后沉降要求，该种结构体系得到了广泛应用，但在公路设计中采用的比较少。基于该路基段管线的分布不均，交叉角度小，为避免路线改线考虑采用结构物跨越管线，故设计采用了φ1.2 m的钻孔灌注桩桩板结构，钻孔灌注桩布置根据管线平面和深度分布的不同，分别采用了托梁+承载板和桩帽+承载板等各种不同间距、不同结构形式的桩板结构体系。钻孔灌注桩桩间距4 m～11 m，承载板厚度0.8 m，托梁和桩帽厚0.75 m，桩帽2.2 m×2.2 m。不同结构体系代表横断面如图2，图3所示。

钻孔桩采用泥浆护壁法成桩，桩端设在承载能力较好的黏土或粉土层上。

4.2 成桩检测及运营开通效果

为了保证加固效果，根据设计要求，钻孔灌注桩分别采用了低应变及静载荷试验对桩身完整性和单桩承载力进行了检测。检测结果均为Ⅰ类桩，单桩承载力均能达到设计要求。

昆明南连接线高速公路已于2014年8月开通运营，该段路基稳定，路面无凸凹不平，运营状况良好。

5 结语

内陆湖湘沉积的滇池软土具有高含水量、高液限、高压缩性、孔隙率大、有机质含量高、力学强度低的特点。CFG桩由于其良好的承载性能和优良的性价比，在软土地基处理中得到广泛应用，实践证明对于滇池周边泥炭质土CFG桩的成桩效果良好，但对于管线分布密集的城镇周边地段，受CFG桩间距的限制无法满足地下管线密集区的施工要求。为确保地基处理桩基不影响市政、军事等地下设施，需在外业勘测期间收集和探明地下管线分布，避免后续在施工过程中打穿管线。本工点在遇到地下管线密布的情况下，在通过管线资料收集、挖探、物探等手段探明了管线的平面、空间分布，采取了钻孔灌注桩桩板结构跨越的方式通过该区域取得了良好的效果。