临海公路软基处理施工技术探讨

黄志杰

（莆田市交通投资集团有限公司）

1 项目概况

1.1 工程概述

福建省普通国省干线公路联十一线(莆田境)涵江江口至仙游枫亭段工程A2 合同段位于莆田市涵江区临海的养殖水面上。路线全长3.0 公里，其中特大桥1414.4/1(米/座)、大桥106.08(米/座)、中小桥88.08/2(米/座)、涵洞3 道。采用主线一级公路，设计时速80km/h，路基宽度40m，桥梁单幅宽度17m。辅路为二级公路，设计时速40km/h，路基单幅宽度8.25m，桥梁单幅宽度8.5m。

1.2 地质水文条件

工程沿线海边滩涂属海积平原地貌，地形较平缓，地面标高约1.2-6.1m。上覆有流塑状淤泥，厚度9.1m-13m，属于“高含水量、高液限，高孔隙比、低强度”类软土，工程力学性质极差等特点。

项目位于兴化湾临海，水位受海潮影响大，平均潮差高度达5m 以上，分潮振幅的比值F 均小于0.5，属正规半日潮。

2 软基处理系统的施工流程

本项目需软基处理的段落占路线全长的46.38%。软基处理方法为CFG 桩复合地基和挤密砂桩处理，由于CFG 是一种介于刚性与柔性之间的一种桩型，所以在桥台过渡段采用CFG 桩复合地基处理，可以有效的防止桥台处跳车现象，提高了安全性与舒适性，其他路段采用挤密砂桩处理。及后续的等载预压、监测与卸载。具体系统的施工流程图如下：

3 各环节施工要点

按照施工工艺流程进行的施工过程，结合现场实际情况，对砂桩、CFG 桩复合地基处理、碎石砂加筋垫层、位移监测、等载预压、卸载等各个环节的施工要点进行重点分析。

3.1 砂桩

砂桩是一种常用的地基处理技术。一般用于挤密松散砂土、粉土、粘性土、素填土、杂填土等地基。采用砂桩进行处理时，采用等边三角形的布设。桩间距在涵洞底部的为0.9m，涵洞与路基15m 过渡段为1.2m，一般路段为1.5m ，成孔直径为50cm。

砂桩具体的施工工艺流程如下：准备施工→布置桩位→校验桩位→制桩→检验→交工验收。

现场砂桩施工

其作用主要起置换作用，并具有竖向排水通道，通过等载预压可明显缩短淤泥的固结时间，对地基的承载力也有一定的补强作用。

为保证现场作业安全及施工质量，施工要点有：

1、在成桩机械及下料区域用隔离带隔离，并设安全警示标牌；有占用施工便道的情况时，需提前另设便道通行，并设有指示标志。

2、严格按设计桩长、桩径、桩间距、砂灌入量以及试验确定的桩管提升高度和速度、悬振时间、电机的工作电流等施工参数进行施工，确保挤密均匀和桩身的连续性。

3、保证起重设备平稳，导向架与地面垂直，且垂直偏差不应大于1.0%，成孔的中心与设计桩位偏差不应大于50mm，桩径偏差控制在20mm 以内。

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

5、根据成桩试验充盈系数不小于1.35，单桩砂灌入量q=0.265*h（h 为实际施打桩长）控制。

6、本工程软土地基处理方式有两种，挤密砂桩及CFG 桩，考虑到二者作用原理的不同，挤密砂桩应在CFG 桩之前施工。

3.2 CFG 桩

CFG 桩即水泥粉煤灰碎石桩由碎石、石屑、粉煤灰，掺适量水泥加水拌和，适用于粘性土、粉土、素填土等。用各种成桩机制成的具有可变粘结强度的桩型，桩、桩间土和褥垫层形成复合地基。按等边三角形对CFG 桩进行布设,桩直径为50cm,桩身强度为C20, 桩体穿透软土层进入卵石层不小于1.0m，桩顶设置120x120x20cm 的正方形桩帽。

CFG 桩复合地基施工工艺：桩机就位、调平→钻孔至设计高程→泵送混合料→拔管、灌注至桩顶设计高程→移机→插入钢筋→清理桩间土、凿除桩头→浇筑桩帽→铺设褥垫层。

现场CFG 桩长螺旋施工

其作用是利用桩、桩间土和褥垫层形成复合地基将上部荷载直接传递到深部地基，由于成桩的扰动作用会使土体内产生超孔隙水压力，刚施工完的CFG 桩是一个良好的排水通道，孔隙水将沿着桩体向上挤密。

为保证现场作业安全及施工质量，施工要点有：

1、在施工活动区域用隔离带隔离，并设安全警示标牌；有占用施工便道的情况时，需提前另设便道通行，并设有指示标志。

2、控制桩体的垂直度偏差不能超过1.5%，同时要保证桩位偏差比50mm 小。

3、按要求对地质、钻进电流进行控制，确保桩体进入持力层不小于设计长度。

4、混合料严格按试验配合比要求控制，坍落度控制在160mm～200mm；每根桩的投料量不少于设计灌注量。

但现在最让我遗憾和惭愧的是，不能陪伴在他们身边，远隔千里，只能通过电话问候他们，嘱咐他们，注意保养身体……

5、路基与桥梁衔接段（长30m）采用CFG 桩过渡，应待CFG 桩施工完后，才可进行桥台桩基施工，顺序不能颠倒。

6、路堤下CFG 桩施工时，直接灌注至地表；构筑物基础下停浆面应高于设计标高500mm，确保预留桩头的长度。

7、注意桩身材料配合比、提钻速度、成孔深度、混合料的灌入量等，进行认真记录。

8、每台机械应一天做混合料（或混凝土）试块一组（3 块，边长为150mm的立方体），标准养护，测定28 天强度。

3.3 碎石砂加筋垫层

碎石砂加筋垫层是设置于砂桩与CFG 桩桩顶上的50cm 结构层，且夹两层双向钢塑复合土工格栅。组成由碎石砂，其中碎石占70%，直径2～4cm；砂30%，其中的泥量要小于5%。采取双向钢塑复合土工格栅材料，其整体的强度要大于80kw/m，小于3%的变形率。采用聚乙烯对格栅实施保护，整体的厚度以1mm 最为合适。

现场铺设碎石砂加筋垫层

其作用为在预压荷载作用下的横向排水通道，在CFG 桩段其与桩、桩间土形成复合地基能调整桩土应力比，充分发挥桩的作用。

为保证现场作业的施工质量能达到预期效果，需注意的要点有：

2、当完成了土工格栅的铺设需要快速的实施填土，不可以让土工格栅进行较长时间的太阳直射。

3、在对土工格栅填土时，其中的粒径直径不可以超过6cm，因为过大的颗粒会使得土工格栅被穿透、击破。

3.4 等载预压

在路基施工到路槽底后，将路面及车辆荷载换算成重量荷载，对软土地基进行等载预压，预压期指从施工静载结束后等待沉降所需的时间。本项目根据自然条件考虑，砂桩预压路段为6 个月，CFG 桩预压路段为3 个月。

等载预压

其作用是通过堆载预压作用，加速软基的沉降过程，促使软土地基得到充分排水、固结、压密，以提高地基强度，减少在使用荷载作用下产生的工后沉降量。

为保证现场作业的施工质量能达到预期效果，在预压加载过程中需注意的施工要点有：

1、填筑时间要比地基抗剪强度增长固结时间大。

2、当填筑高度小于极限填土高度前，填筑速率可按15～30cm /天。

3、填土高度大于极限填土高度后，每填0.25m 一层间隔不少于7 天，每填1m高度应停载1 个月。

4、施工中应严格控制填土速率，以路堤沉降及观测数据为主，防止路堤失稳。

5、预压期沉降后应及时补加荷载，以免引起增加工后沉降量。

3.5 监测

3.5.1 监测的目的及作用

1、监控整个施工过程中路基的稳定性，控制填土速率。

2、推测工后沉降，确定开始铺筑路面的时间。

3、了解在新增荷载作用下，路基下卧土层附加应力变化情况。

3.5.2 监测的内容

1、水平位移桩观测：监控施工过程中路基整体稳定性。

2、沉降盘：观测路基沉降规律和路堤稳定性的监控。

3.5.3 监测点的布置

每100m 进行纵向观测断面设置，设置3 个观测点对沉降进行实时的检测，分别是路堤两侧以及中心位置；当在一些预压施工高度以及远远高于极限的位置，需要每50m 就设置一个观测点；针对于那些大于30m 跨度的结构物两端需要设置观测点，在其相邻路堤段位置也行该设置观测点，针对于那些小于30m 跨度的结构物只需要在一端布设观测点。

监测点的布置与记录

3.5.4 监测频率

加载施工监测频率表

时 间 沉降板 水平位移桩 施工期间（极限填土高度之前） 1 次/层 1 次/层 施工期间（极限填土高度之后） 1 次/天 1 次/天 临时中断施工或加载间隙期（间隙期超过1 个月后） 1 次/3 天（1 次/3 月） 1 次/3 天（1 次/3 月） 加载第一个月内 1 次/3 天 1 次/3 天 加载第二个月至第三个月内 1 次/7 天 1 次/7 天 加载第四个月至预压期末 1 次/15 天 1 次/15 天

3.5.5 监测标准及要求

1、路堤在填筑过程中，若中心沉降速率大于10～15mm/d，或侧向位移大于5mm/d 以及边部日沉降量大于中心沉降量时，标志着不稳定状态的出现，应立即停止加载，并通知各有关单位采取措施，做出相应的调整。

2、当每一级加载成功之后，还要在对其进行相应的观测，当该层级充分达到稳定状态后，方可实施下一级加载。

3、监控资料要求当天整理及时分析地基的稳定性，如果分析结果表明地基出现异常，必须立即采取相关措施保证路堤的稳定。

3.6 卸载要求

当预压期末沉降速率连续两个月都小于5mm/月，同时推算的工后沉降小于设计容许值后，方可卸载并开始铺筑路面结构底基层。

路基横断面上某点的工后沉降等于路基该点在现有固结压力状态下基准期内的总沉降減去该点在先前各固结压力下经历的固结沉降之和。（地基沉降量计算采用分层总和法，主固结沉降量采用e-p 曲线法计算，总沉降量计算采用沉降系数修正法，沉降系数Ms 取值为1.1～1.6）。工后沉降容许值：路基不大于30cm，涵洞不大于20cm，桥梁台后不大于10cm，其相邻沉降差异引起的纵坡变化应控制在0.4%以内。

4 总结

公路建设过程中，软基处理的质量直接影响着公路建设质量的好坏。软基处理是临海项目建设必须要解决的主要问题。本文结合实际项目对软基施工过程中的各个环节进行探讨分析，采取了CFG 桩复合地基和挤密砂桩等地基处理方法，有效地改良了临海软土地基的承载力。此软基处理施工技术为类似地质条件选用合理的软基处理方式提供一定的施工经验借鉴。