长湖申大桥路基工程软基处理技术措施分析

方文兴 傅建国

摘 要：软土地基处理对道路工程质量与后期的道路使用寿命具有直接影响。桥头软基又是软土地基处理的重点，直接影响到后期桥台和相邻路堤的稳定性。本文对长湖申大桥桥头软基处理方法进行研究，分析桥头软基施工时的沉降问题，提出以水泥搅拌桩+泡沫砼轻质路堤的方式对软基进行处理，并提出了优化技术措施的方法策略，为相关参建单位类似问题处理提供一些参考价值。

关键词：桥梁;路基工程;软弱地基;处理技术

1 大桥工程概况

长湖申大桥桥为湖州市南太湖产业集聚区湖山大道第2标段控制性节点工程，全桥全长574 m，配跨为2×25+3×20+（84+140+84）+6×25 m，桥宽39 m，设计为双向六车道。其中主桥全长308 m，采用84+140+84 m预应力混凝土悬浇箱梁矮塔斜拉桥结构，引桥采用預应力混凝土小箱梁，下部采用实体墩、柱式墩、台，钻孔灌注桩基础。主要工程数量有钻孔灌注桩106根、墩柱54根、墩身2个、盖梁及台帽26榀、主塔2座以及斜拉索48根等。

2 软土地基路段现状分析

2.1 水泥搅拌桩施工

K4+090～K4+145段和K4+360～K4+415段位于木家漾大桥两端，处于桥梁与路基交界处，土层地质条件较差，局部分布厚层淤泥质土，为防止出现“桥头跳车”的质量病害，该段采用打设水泥搅拌桩的方式进行软土地基处理，桩径50 cm，桩间距为1.2 m～1.4 m，桩长10 m，总长度为47 580 m。

2.2 泡沫砼轻质路堤施工

K9+612～K9+677段和K10+245～K10+310段位于长湖申大桥两端及过渡段处，换填厚度为1.5 m～2.5 m，泡沫砼方量合计1.1万m³，其施工质量直接影响桥梁与路基连接处的路堤质量。

3 软基处理技术措施

软基处理施工是本工程路基施工的重点，特别是木家漾大桥和长湖申大桥桥头段软基处理，分别采用水泥搅拌桩和泡沫砼换填施工，为避免出现不均匀沉降和桥头跳车等质量病害，针对水泥搅拌桩和泡沫砼换填施工采取以下措施：

3.1 水泥搅拌桩

3.1.1 施工准备工作

场地清理：水泥搅拌桩施工前首先保证施工场地清淤到位并回填一定厚度的素土以保证能够满足施工机械作业，并挖出一条临时边沟做好排水工作。

布桩图：水泥搅拌桩共有两段，桩号为K4+090～K4+145和K4+360～K4+415，分别位于木家漾大桥桥头，平面上采用等边三角形布置，桩径0.5 m，桩长平均10 m，其中K4+090～K4+110与K4+395～K4+415段桩间距为1.4 m，K4+110～K4+145和K4+360～K4+395段桩间距为1.2 m，应注意留出桥台灌注桩的位置，水泥搅拌桩与灌注桩的净距应大于1 m，根据图纸设计要求，进行水泥搅拌桩平面位置布置。

测量放样：和业主方、监理工程师对设计单位移交的导线点和水准点进行复核。只有复核无误后才能进行使用。测量工作人员通过全站仪根据设计图纸和布装图进行桩位、孔口标高等测量放样作业，填写报检单，并上报监理工程师确认。

材料准备：水泥采用42.5号普通硅酸盐袋装水泥，方便计量。水泥的出厂日期要在3个月以内，材料应符合设计要求与技术规范的标准，水灰比一般为0.45～0.55，水泥掺灰量拟为12%～15%，项目部应组织人员对厂家进行考察、了解，保证供应量能满足施工进度要求。

3.1.2 搅拌桩机就位

完成桩位放样工作之后，进行搅拌桩机就位工作，让钻头中心和桩位中心重合，利用水平尺对搅拌机械的水平进行测定，通过全站仪对钻井架垂直进行测定，保障成桩垂直度。另外，钻井架上还应该设置显著的标志尺。

3.1.3 成桩试验

为确定各种技术参数，搅拌桩正式施工前按首件工程认可制要求在工程桩上进行工艺性试桩，试桩深度不小于设计值要求，工艺性试桩桩数要在3根及以上。在试桩工作完成后向业主、监理工程师上交试桩报告。业主与监理工程师审查批准之后才可以作为搅拌桩施工依据。再没有得到命令时，不能随意进行更改。通过试桩试验主要要获得的施工参数包括：

（1）钻机钻进与提升速度。

（2）最佳搅拌次数和搅拌速度以及复搅深度。

（3）水泥浆的水灰比。

（4）泵送压力、时间及单位时间喷入量。

（5）钻进、提升阻力情况和特殊工况施工处理措施。

3.1.4 预搅下沉

搅拌桩机作业时钻头边旋转边钻进。同时，为了避免喷射口被堵塞只喷射压缩空气，不喷射加固材料，减少负载扭矩，保障钻进顺利。在钻进作业时，准备加固土体也会受到搅动。

3.1.5 浆液的制备与输送

在搅拌机下沉到某一深度时，以设计好的配比进行水泥浆配置，注意水泥浆比重的控制。按照要求对每盘浆体都要做抽检，水泥达到标准之后才可以进行泵送。泵送压力在0.5 MPa～0.6 MPa，且水泥搅拌时间要在3 min以上。制备好的水泥浆不能沉淀、离析，且存放时间不能超过2 h。制备好的水泥将在倒入浆池时需要加筛过滤，防止浆内结块。

3.1.6 提升喷浆搅拌

搅拌机钻到设计深入以后，用灰浆泵把水泥浆压入到地基内，边旋转边喷浆，并根据设计的提升速度进行搅拌桩机提升（通常提升速度控制在0.4 m/min）。要保障桩体的完整性还需要对喷浆停浆时间进行控制，开钻后应连续作业，不允许在没有喷浆的状态下进行提钻操作。

3.1.7 重复搅拌

当搅拌轴提高到设计顶标高时，关闭灰浆泵。同时，为了让软土与水泥浆混合均匀，把搅拌机边旋转边深入土层，达到设计深度后，把搅拌机边旋转边提升出地面。

3.1.8 清理移位

在喷浆作业完成以后，把搅拌轴提出地面，并对搅拌头进行清理，随后再进行移位操作。

3.1.9 施工注意事项

首先，要保障桩端施工质量，在浆体达到喷口时需要先喷浆半分钟，随后再均匀搅拌提升。

其次，把握好下钻深度和喷浆高程、停浆面，保障桩长与喷浆量满足规定要求。

第三，搅拌桩需要透过软土层达到持力层，且深入土层50 cm。持力层深度需要结合地质资料、钻机电流表读数确定。若发现电流表读数开始显著上升，则说明钻头到达硬土层。若持续长度大于0.5 m，则说明进入持力层。如果实际桩长与设计桩长不匹配，则应该分以下情况进行处置：若实际桩长度达到设计桩长度，不过软弱土层还没有穿透，则继续施钻一直到达到持力层0.5 m深;若实际桩长没有达到设计桩长度，同时说明在硬土层中钻孔，此时需要继续施钻持力层0.5 m深;如果施工桩长与设计桩长不一致时，施工单位应分析原因并及时报告，并由现场监理确认;如果出现施工桩长与设计桩长大范围不符，应立刻暂停施工，报建设单位及设计单位进行设计变更。

第四，在施工过程中，因各种问题导致停浆时，需要对中断深度进行记录。倘若停浆时间在3 h以上，要避免浆体结硬堵管还需要计时对输浆管路做清理操作。在12 h内进行补喷操作时，需要把搅拌轴下沉到停浆点1 m以下，在供浆恢复后进行喷浆提升操作。同时把补喷情况记录在施工记录内。如果在12 h以上则需要进行补桩操作。

第五，施工人员还要做好施工原始记录，具体记录信息包括桩号、施工日期、天气状况、喷浆深度、停浆标高、管道压力、提升速度、外掺剂情况等内容。

3.1.10 水泥搅拌桩质量检验

施工人员在施工过程中还需要对施工记录进行检查，对每根桩的质量进行评定。如果桩不合格，还需要对其具体位置与数量进行确定，采取相应的补救措施。

（1）水泥搅拌桩质量检验标准。下表为水泥搅拌桩质量检验标准：

（2）成品保护。在成品保护上主要从以下两个方面来进行：一是水泥搅拌桩没有达到要求强度的，不能在桩顶大量堆载，不能在上方停放或者行驶推土机等大型设备，避免载荷过大造成桩断裂等问题;二是在搅拌桩取芯后留下的空间需要使用相同强度的水泥砂浆进行回灌密实。

3.2 泡沫砼轻质路堤施工

3.2.1 泡沫砼施工方法

（1）气泡和搅拌。泡沫混凝土的施工是在水、水泥混合成浆后，借助发泡装置将气泡假如混凝土中形成的。在操作时要保障浆泡混合均匀、快速，超过发泡时间的气泡群不能再使用。

（2）泡沫混凝土的泵送。泡沫混凝土通过泵管输送，最大距离可以达到500 m。

（3）浇注。泡沫砼浇筑施工采用配管泵送方式，浇筑时，浇注管出料口应与浇筑面保持水平，单个浇注区顶面面积最大不应超过400 m2，以200 m2～300 m2为宜，单层浇筑厚度按照50 cm控制，路床部位应按2×0.4 m划分浇注层，以保证单层浇注的正常施工时间在水泥浆初凝前完成。浇筑时沿长轴方向自一端向另一端浇筑，当需要移动浇注管时应沿浇筑管放置的方向前后移动，而不宜左右移动浇注管，并尽量减少在已浇完尚未固化的轻质砼里来回走动。当遇到下雨情况，应马上停止浇筑，并覆盖好刚浇好的轻质砼。每浇筑完一层养护应不少于3 d。

泡沫砼填筑纵向每10 m应设置横向施工缝，在断面突变处加设变形缝，顶层泡沫砼做成小台阶以适应2%的路面横坡值，并通过桥头搭板或钢筋混凝土板调平。

泡沫砼两侧坡面设置分级浇筑台阶，台阶宽度为50 cm，高度为单层泡沫砼浇筑厚度，并采用50 cm厚度的黏土包边。

（4）浇注准备。首先把浇注管的浇注口放在浇注区外，在进行出口处泡沫砼观察时，把浇筑管移动到浇注区;其次沿着模板的边沿浇注一圈泡沫砼;再次预留浇注完整块作业区的浇注管长度，将管直放于地面或浇注平面上;最后浇注管必须埋在里面。

（5）浇注顺序。首先从一端开始浇注，倘若使用两条及以上浇注管进行浇注作业时，应同时从一端开始进行浇筑。倘若浇筑高度过高，则可以考虑由中间向四周的模式来进行;其次当浇筑到预定高度时，通过人工提起泵送管的模式平扫泡沫砼表面，当浇筑高度被扫平后即可停止;最后，缓慢往后拖泵送管，并重复上述操作。

（6）浇注方法。首先浇筑管要埋在气泡砼内进行浇注操作;其次浇注口应基本跟气泡混砼相水平方向浇注;最后扫平表面时需要让浇注口保持水平，使浇注口离轻质土最低。

3.3 堆载预压

堆载采用与路基相同的填料，堆载土方填筑过程中，应严格控制设计要求逐层填筑压实，并进行沉降和稳定性监测，预压期内路基实测标高小于堆载设计标高25 cm以上时应及时补方并压实。对于仅堆载预压路段，基底铺设50 cm碎石垫层，分两层（30 cm+20 cm）填筑并压实，每一层碎石垫层顶面铺设一层土工格栅，土工格栅要求总行延伸强度≥80 kN/m，横向拉伸强度≥50 kN/m，延伸率≤10%，幅边搭接时，搭接宽度大于30 cm，并用塑料扣或小铁丝绑扎处理;对于堆载预压结合水泥搅拌桩处理路段，基底铺设50 cm清宕渣垫层，其粒径不大于5 cm，含泥量小于10%，并分两层填筑并压实，水泥搅拌桩桩顶先铺设30 cm清宕渣并压实，然后铺设第一层钢塑格栅，再铺设20 cm清宕渣并压实，然后铺设上层钢塑格栅，钢塑格栅要求断裂延伸率≤3%，其纵向抗拉强度≥100 kN/m，横向抗拉强度≥100 kN/m，格栅应铺设边坡坡面1 m，其两端应向上层填料回折，回折长度不小于2 m。

4 结语

水泥搅拌桩+泡沫砼轻质路堤+堆载预压处理大桥路基软基能有效地加快排水固结，后期观测結果显示在较短的时间内路基强度及各项物理指标得到明显改善，处理桥头软基的稳定性能好、工后沉降小。通过本项目的应用和后续沉降观测结果显示，得到在软土厚度小于12 m 时采用水泥搅拌桩+泡沫砼轻质路堤+堆载预压处理进行路基软基处理效果良好，满足规范要求。软基处理技术的应用对于提升大桥施工道路的稳定性、承载能力都具有重要的意义和价值。随着大桥承载能力要求的不断增加，目前行业对于大桥道路沉降的控制水平要求也越来越高，所以大桥道路路基设计中的软基处理问题也成为热点问题。结合软基的流动性、含水量等参数特征，做好表面加固和深层加固工作，选择合适的软基施工技术和方法，提高软基处理效率，为大桥的整体质量的提升奠定基础。

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