浅谈软土地基处理技术及应用

崔怀杰

一、软土地基的特点及基本危害

软土地基包括淤泥质土、粉土、粉质黏土、砂土及湿陷性黄土等组成的地基，特点是在荷载作用下容易流变，出现土层剪切、塑性变形等破坏，表现在道路上主要是路面的不均匀沉降、坍塌。软土地基处理不好，会对道路的施工和使用造成很大影响。因此施工单位要提高意识，在软土地基施工中严把质量控制。

二、软土地基常用处理方法及应用范围

常用的软基处理方式有：挤密碎石桩、水泥粉煤灰碎石桩（CFG）、水泥搅拌桩、旋喷桩、高压旋喷桩、换填法、强夯法、挤密螺纹桩等。

（一）挤密碎石桩、水泥粉煤灰碎石桩（CFG）

挤密碎石桩是指采用振动、冲压等工艺成孔，再将碎石、砂等混合料挤压进孔中，形成密实桩体。CFG 桩是在挤密碎石桩的基础上，在碎石中添加适量的水泥和粉煤灰，形成均匀的混合料，通过打桩机或者钻管内泵整体浇筑成粘度相对较高的桩体。挤密碎石桩和CFG 桩承载力较大、地基变形较小，适用于深度较大的软土地基处理。

（二）挤密螺纹桩

挤密螺纹桩是在CFG 桩基础上改进形成的一种新工艺，原理是利用带螺纹的钻杆正向旋转成孔，达到设计桩长后反转提升，同时通过钻杆泵压混凝土形成螺纹桩。特点是出土量少、承载能力强、经济性好、成桩效率高，适用于除湿陷性黄土外的绝大多数软土地基类型。

三、工程案例应用

（一）CFG 桩案例

1.工程概况

安徽中交某产业园区一期路网项目，其中一段道路沿线位置分布农田、水塘以及多种软质疏松土壤，根据现场实地调研以及设计地勘信息，该路基段地基地层主要结构有：杂填土和素填土厚度为1.8m，可塑性黏土厚度为0.5～3m，软塑性黏土厚度为0.8～6.7m。

设计采用CFG 桩进行软基处理，桩径0.5m，桩间距1.8m，共7420 根桩；其中K0+000～K0+400 路段设计桩长16m，单桩承载力280kN，复合地基承载力大于120kPa；K0+400～K0+996.08 路段设计桩长17m，单桩承载力大于350kN，复合地基承载力135kPa。

2.施工工艺及技术难点

CFG 桩主要有长螺旋钻孔灌注成桩、振动沉管灌注成桩以及泥浆护壁钻孔灌注成桩等3 种施工工艺。本工程软弱土层范围较大、深度较深，施工现场土质是含水率相对较高的粘性土，因此选择长螺旋钻孔灌注桩工艺，施工工艺流程图见图1。

图1 施工工艺流程图

该工程有四个技术难点：一是桩间土开挖、截桩时，容易造成桩身断裂和桩间土扰动；二是提钻速度与混凝土泵送量不协调时会导致断桩、夹层等问题；三是桩位偏移问题；四是桩间土回填压实困难，难以与桩起到复合地基承载效果。

3.施工质量控制要点及措施

（1）导管堵塞：优化混凝土配合比，加强混凝土拌制、试验管理，保证灌注混凝土各项指标满足要求；优化施工工艺，避免混凝土泵管过长、弯折，及时清洗拆卸后的导管。

（2）偏桩：施工前查探地层情况，清理地下杂物，平整压实场地以防钻机偏斜；测量放样须换手复核，经监理工程师确认后方可施工，建立中线桩、水准点定期复测制度、测量与施工联系制度，适时调整施工方法。

（3）桩身质量问题：加强工序衔接，确保混凝土灌注的连续性；控制提杆速度与混凝土灌注量匹配，确保导管内有0.1m3以上的混凝土，当混凝土灌注停滞时间大于初凝时间时应重新打桩；施工中安排专员监控，并作好施工记录；加强混凝土质量过程控制，施工前试桩；每台钻机按规范要求每50m3制作1 组试件，进行28d 强度试验；钻进未达到设计桩长时严禁反转或提杆。

（4）桩头质量问题：定时检查排气阀是否发生堵塞，防止混凝土中积气造成桩顶混凝土呈气泡状；混凝土灌注应超灌排除浮浆后停泵；采用专用切割机截桩，避免桩身断裂，扰动桩间土。

（5）采用长螺旋分两行隔桩跳打的方式进行，避免造成邻桩被挤碎、缩颈及地面隆起。

4.施工工艺改进措施及成效总结

（1）采用二次截桩头方案，避免挖机斗碰撞桩头造成破坏：一是湿截桩，即在灌注完、混凝土终凝前，采用小型挖机清理桩头混凝土和钻渣，留30～50cm 不截；二是桩身混凝土达到80%设计强度后，采用特制斗宽0.6m 的小型挖机开挖桩间土，使用专用机械截桩，减少桩体破坏。

（2）将桩顶至桩帽底部位置的桩间土换成以中粗砂、级配碎石为材料的回填料，以解决桩间土扰动、回填难以压实的问题，更好地发挥桩间土与桩体之间形成的复合地基作用。

（3）桩检报告：全段桩身完整性、强度等满足规范要求；K0+000～K0+400 复合地基承载力145kPa，大于120kPa，单桩承载力325kN，大于280kN；K0+400～K0+996.08 路段复合地基承载力160kPa，大于135kPa，单桩承载力390kN，大于350kN。全段桩体质量合格。

（二）挤密螺纹桩案例

1.工程概况

鲁南高铁RLTJ-4 标，设计采用挤密螺纹桩进行区间路基段软土地基处理，桩螺杆直径0.4m、螺牙外径0.5m，桩间距1.8～1.9m，呈长方形布置。

2.施工工艺特点及技术难点

挤密螺纹桩施工工艺流程、质量控制要点等与CFG 桩基本一致，有以下特点：一是挤密螺纹桩桩杆螺牙较厚，成孔时通过螺牙及钻杆向四周挤压土层，形成带螺纹的桩体，钻进基本不出土，对环境影响小；二是钻进成孔、提钻及泵送混凝土等工序衔接较好，成桩效率高；三是除桩身的摩擦力、桩底嵌岩的端承作用外，螺牙与土体的嵌合也产生剪切力，提高桩的承载力。

挤密螺纹桩的难点在于“挤密”和“螺纹”，怎样在钻进挤密过程中形成螺纹、怎样在反钻提升过程中不破坏螺纹。形成螺纹的主要控制因素为动力头的旋转速度和主卷扬的下放速度，可直接从操作室中的仪表显示器上得到速度数据，在实际施工过程中通过调整两者的速度以形成螺纹。

但成桩质量、挤密效果受土层含水率及最大干密度影响较大，含水率较大的土层容易产生缩孔现象，硬质土层易产生“扫螺”现象；硬塑粘土、密实砂土及卵砾石等较硬土层施工钻进难度大，经常出现钻头难以进尺或“抱死”现象；桩身螺杆直径较小易产生集中应力，浅层桩身容易断裂。

3.施工工艺改进措施及效果

螺纹桩机钻入硬质土层后，进尺缓慢甚至无进尺，此时如果不调整动力头的旋转速度，会出现钻头“扫螺”现象，钻头第二圈旋转就会破坏第一圈形成的螺纹，导致成桩过程中，底部为圆柱结构，上部为螺纹结构。因此，对钻头进行了改进：将固定式螺牙改为可活动式螺牙。原理是在钻进时可先将活动式螺牙收回至钻杆内，钻杆正向旋转挤密入土形成柱体，钻至设计桩底标高后，反向旋转提升钻头，此时螺牙在底部受硬层拨动会自动打开，在提钻泵混凝土的过程中形成螺纹桩。

本工程挤密螺纹桩施工进度满足工期要求，桩检、复合地基承载力满足设计及规范要求。

四、总结

本文对软土地基处理主要方法及应用进行了总结，分析了软土地基的主要危害，结合实际案例，重点总结了CFG 桩、挤密螺纹桩的施工技术难点、质量控制要点及改进措施。CFG 桩是一种工艺技术较成熟的地基加固方式，具有施工工艺简单、成桩效果好、成本低、施工质量易于控制等特点，得到广泛应用。挤密螺纹桩作为CFG 桩基础上改进的一种新型地基处理方式，具有一定的优越性与适用性，但其施工效果与理论存在一定差距，还需要不断改进与完善■