公路工程地基软基处理方法的合理选用

周 滔， 孙鹏轩

(安徽交通职业技术学院，安徽 合肥 230051)

在高等级公路的施工中，由于工程路线较长，难免遇到软土地基，若处理不好，则对工程整体施工质量带来很大影响。如何选择合适的软基处理方法，不仅对加快工程地基施工速度，提高地基的承载力，改善地基的稳定性，还对减少工后的沉降都具有非常重要的意义。

1 工程概况及软土段地层特性

S319军二路改建工程项目起点位于庐江县庐城镇南外环路与东外环路交叉口，向东沿规划黄陂湖北侧环湖路布设至县道X071，项目所在地的特殊土体为膨胀土、软土。项目区域内河间坡平地广泛分布岩性为第四系上更新统下蜀组粉质黏土，含铁锰质结核、钙质结核，可塑至硬塑状，中压缩性，主要矿物质组成为蒙脱石、伊利石、高岭石等亲水性矿物，其遇水膨胀、失水收缩，为弱膨胀性土，自由膨胀率在48至53之间。软土(淤泥质粉质黏土)局部分布于沿线河漫滩地段，湖积成因，淤泥质粉质黏土层厚1.4 m，根据地质勘探结果，场地岩土层自上而下分为5个工程地质层：耕土、粉质黏土、黏土、淤泥质粉质黏土、全风化泥岩、强风化泥岩。场地水文地质较简单，地下水系相对比较发育，且水量一般，地下水的稳定潜水面埋深约为1.8 m，场地黏性土层为弱透水性含水层，根据相关地下水水质分析报告，场地土以及地下水对混凝土腐蚀较轻微，对钢筋混凝土结构钢筋腐蚀也较轻微，对钢结构腐蚀性弱，场地土对建筑材料腐蚀也较轻微。

根据室内岩土试验及原位测试数据综合分析，拟建场地主要地层土的物理力学指标统计如下表1。

表1 物理力学指标统计

2 软基处理方法对比分析

通过本工程案例中涵洞等构造路段地基承载力以及沉降控制分析，本工程涵洞等构造路段软基处理方法适用钉型双向水泥搅拌桩、PHC管桩、振冲碎石桩等复合地基处理方案。

2.1 处理方法技术分析

PHC管桩桩身质量比较可靠，桩长和桩身质量指标也可以直接监测，并且桩体本身具有良好的抗裂、抗锤击、抗穿透能力。成本较低，单位承载力价格仅为钢管桩的1/3～2/3，节约了大量钢材且施工速度快。在工程施工土体开挖过程中，PHC管桩也较易受到影响，发生倾斜、断裂和开裂等破坏。就目前施工技术来说，要对PHC管桩进行纠偏和加固均较为困难，处理代价高昂，若发生破坏，通常的处理方法都是采用灌芯桩和锚杆静压，但是由于管桩的抗剪承载力很低，土体容易发生变形、断桩、开裂、倾斜等问题。

振冲碎石桩是用碎石材料或碎石直接填筑桩基，不仅可以改善地基的排水条件，而且可以加速地基振动时超静孔隙水压力的消散速度，地基的抗震和防止液化问题均有较好改善，同时桩间土的固结也更快，强度更高。由于振冲法在施工中，特别是在粘性土施工中，污水和污泥的排放量较大，故在人口稠密或无污泥的情况下，使用有一定的限度。对较厚的软土地基，由于桩间土的侧限阻力低而使桩体难以获得必要的密实度，桩间土的挤密效果也较差，并且还有较长的时效作用，因而加固效果不是太好。

工程中采用的钉型双向水泥搅拌桩具有施工简单、振动小、速度快、挤土效果小、无环境污染等优点，主要用于加固含水量高、承载力小于120 kPa的淤泥质土、粉质土、淤泥质土和软土地基项目中。它是软土地基和基坑支护中广泛应用的一种方法。钉型双向水泥搅拌桩本身的优点是利用深层搅拌机将水泥浆和土强制混合搅拌，完全充分利用软土本身，可以节省大量的开挖和弃土。在施工过程中对周围土体也无需扰动，无振动和噪音，对周边环境无污染。

2.2 经济性对比分析

根据公路工程预算定额及概预算编制办法，PHC A400(95)管桩(含桩帽、钢筋等)综合单价约为177元/m，碎石桩的综合单价约为187元/m，钉型双向水泥搅拌桩(1.0 m)的综合单价约为110元/m，钉型双向水泥搅拌桩(0.5 m)的综合单价约为53元/m。该项目拟建软基处理段桩长总计约为7×104m，钉型双向水泥搅拌桩相较于碎石桩总价节省约约170万元，相较于PHC管桩总价节省约100万元。

3 软基处理方法选择

通过以上软基处理方案的技术及经济分析，综合考虑造价、工期、施工质量控制等因素，本案例工程中采用钉型双向水泥搅拌桩复合地基处理方案较为稳妥。软土地基处理场地存在沟渠、池塘、低洼水和陡峭高地，在软土地基处理前应采取场地平整和排水措施同时，要保证施工机械的顺利进入，根据设计规范的要求，做好排水、清淤、回填等工作，使整个场地处于相对地面水平，并保证有足够的地基强度，使施工顺利进行。一般水田段挖除表层耕植土、田埂，整平后的基底面作为桩基顶面，平均清表厚度在30 cm以上；沟塘段软土直接出露，施工前须做好围堰及排水工作，并挖除表层含水量过大的淤泥并回填素土，然后对路基范围内沟塘进行挖除，地块整平，满足机械行走及施工要求。沟塘段平均清淤厚度为100 cm，回填素土压实度应达到85%，顶面压实度不小于90%并满足压桩机接地压力要求；对于涵洞处应开挖至基底，作为桩基褥垫层顶面，基坑开挖尽可能采用直壁开挖，如基坑深度较大需适当放坡开挖时，应考虑软基处理区桩间距不应超过设计要求。

钉型双向水泥搅拌桩的相关施工参数必须通过试桩来确定，另外，在软基处理施工过程中不但要进行动态观测，还要通过埋设地表水平位移桩和沉降板进行地表水平位移和地表沉降的动态观测，以达到控制沉降和稳定管理的目的。在不便于将水平位移测桩埋设在地表的特殊场所，如通过沟塘段，必须设置测斜管来测量土体的水平位移。在预填土中，每层土及时填充，对所有观测仪器测量一次;如果管桩与管桩之间的施工间隔时间较长，则每3天最少观测一次。若发现变形接近或超过控制率的标准时，应安排增加观测次数，并调整施工进度。对各个仪标每次测定数据应及时分析处理，并绘制成图。

4 结束语

通过以上分析可见，软土地基处理方案须根据项目区的地质、水文及环境条件，充分考虑工程项目特点、工期要求、路堤条件，考虑地材及施工等情况，进行技术、经济比较，并依据就地取材的原则确定，必须具有针对性，总体上软基处理方案考虑经济安全及便于建设管理、施工控制，体现因地制宜的原则，不宜繁杂。对于软土地基处理方案，必须注意不同断面之间的过渡处理，以减少沉降差异。如果单一处理方案不能满足软土地基的稳定和沉降要求时，也可以考虑多种处理措施组合运用。