维普资讯 http://www.cqvip.com 交通与路桥建设 建材与装饰２００７年１２月下旬刊 水泥土搅拌桩在某高速公路软基处理时的应用 毕南飞 （广东冠粤路桥有限公司） 摘要：珠三角地区，雨水充沛，地下水含量丰富，建筑基础大部分采用桩基础，在路基施工中经常遇到软基处理的问题，软基处理中 有多种施工方法，因此在不同的地质情况下如何选用适合的软基处理施工方案，是达到设计标准的条件下同时降低工程成本的首选。本 文是根据广州大学城外环路的一段工程为实例，对应用水泥搅拌桩施工进行处理软基问题上的分析论述。 关键词：软基处理；水泥搅拌桩 １概述 软土是指强度低、压缩性高的软弱土层。在软土地基上修 筑路基，若不加处理，往往会发生路基失稳或过量沉陷，导致公 路破坏或不能正常使用。习惯上常把淤泥、淤泥质土、软粘性土 总称为软土。软土的特性主要表现为天然含水率高、孔隙比大。 含水量在３４ ７２％之间，孔隙比在１．０ １．９之间，饱和度一般大 于９５％，液限一般为３５ ６０％，塑性指数为１３ ３０。我国软土多 分布在江河湖海等处，但也在丘陵低洼和山区谷地赋存。由于 其成因类型不同，厚度不一，性质各异，因此不能一律对待，首 先应查明各地区特点和地质、土质条件，有针对性地采取有效 对策，作出合理的处理。 填土极限高度。加之软土中含有大量亲水胶体微粒，土体多呈海 棉状结构，因其孔隙比大、含水量多、透水性小、抗剪强度低、压 缩性强在路堤高填土的自重作用下，要经过较长时间才能趋地 压密稳定、因此其沉降稳定要花费长时间。此外软土结构在大交 通量、重载车辆的作用下，路基容易产生侧向膨胀挤出滑动，基 底沉降现象也严重，为了增强压密稳定力度和较短时间达到最 终沉降，消除侧向滑动位移，以免路堤向两侧膨胀挤出，确保路 基及其外侧建筑物或其他农田、虾池、鱼塘的安全，因此必须对 软基进行处理。 ２软土地基处理方法 根据软土的自身特性以及现有的一些施工工艺，公路软基 主要可以采取以下一些方法： （１）换填：采用人工或机械挖除公路路堤下软土，换填强度 较高的黏性土或砂、砾、卵石、片石等渗水性材料，这是软土地基 处理比较简单常用的一种方法。 过去在一般公路通过软土地区，由于线路等级标准不高， 路基宽度窄、立交少、纵坡要求不严，且多低路堤，故对路基大 部分地段处理工程少，仅对桥头高路堤部位重视些。但从高速 公路出现后，因要求全立交、桥涵通道多，路堤高度多超过软土 ４．２．１桥面补强层加固法 ４．２．４粘贴钢板加固法 在梁顶上加铺一层钢筋混凝土层，一般先凿除旧桥面，使其 与原有主梁形成整体，达到增大主梁有效高度和抗压截面强度、 改善桥梁荷载横向分布能力，从而达到提高桥梁的承载能力的 目的。加固设计计算的前提是，补强层能与旧桥面板结合良好， 能成为一个牢固的整体。加铺层的厚度与配筋视加固需要而定， 一采用粘结剂及锚栓，将钢板粘贴锚固在混凝土结构的受拉 缘或薄弱部位，使其与结构形成整体，以钢板代替增设的补强钢 筋，从而达到提高桥梁的承载能力。此法的优点是：不破坏原结 构尺寸，工艺简单，施工工期短，质量容易控制。 ４．２．５改变结构受力体系加固法 通过改变桥梁结构受力体系，达到提高桥梁承载能力的目 的。 般补强层的厚度采用８－２０ｅｍ。 在梁底面或侧面加大尺寸，增配主筋，提高梁的有效高度和 ４．２．２增大截面和配筋加固法 抗弯强度，从而达到提高桥梁的承载能力的目的。 ４．２．３锚喷混凝土加固法 ４．２．６体外预应力加固法 对于钢筋混凝土或预应力混凝土梁或板，采用对受拉区施 以体外预应力加固，可以抵消部分自重力，起到卸载的作用，从 而能较大幅度地提高梁的承载能力。 ４．２．７增设纵梁加固法 借助高速喷射机械，将新混凝土混合料连续地喷射到已锚 固好的钢筋网的受喷面上，凝结硬化而形成钢筋混凝土，从而增 大桥梁的受力断面和补强钢筋，加强结构的整体性，从而达到提 在墩台地基安全性能好，并具有足够承载能力的情况下，可 采用增设承载力高和刚度大的新纵梁，新梁与旧梁相连接，共同 受力。 高桥梁的承载能力的目的。其设计原则为：①进行加固设计前， 应调查清楚老桥的原始情况，对老桥的基本承载能力作出评价； ②仍按弹性理论进行计算；③恒载内力按原构件的截面模量进 行计算，即新喷射的混凝土恒载仍作用于原构件；④活载内力用 加大后的组合截面模量计算内力，即新旧混凝土作为一个整体 ５结语 随着我国经济的发展，不仅国道要升级改造，省道、县乡道 路也要升级改造，科学合理地利用旧路，有利于节约国家土地资 计算；⑤强度验算按喷射截面占原截面的比率，考虑是否按组合 截面进行有关验算；⑥喷射混凝土与钢筋的强度等级应大于原 构件的强度等级。 源，保护生态环境，不仅节约了大量的资金，更重要的是还取得 了很大的社会效益。 ・１１８・ 维普资讯 http://www.cqvip.com 建材与装饰２００７年１２月下旬刊 （２）抛石挤淤：在湖塘、河流或积水洼地，常年积水且不易抽 干，软土厚度薄，采用抛填片石，片石不宜小于３０ｃｍ，抛填时，自 中线向两侧展开，横坡陡于１：１０时，自高向低展开抛填。使淤泥 向两边挤出，片石抛出水面后应用小石块填塞垫平，以重型压路 机碾压，其上铺反虑层，再进行填土。 （３）超载预压：预先把土填得比设计高一些，宽一些以加速 地基固结下沉，以后再挖除超填部分。 （４）反压护道：在路堤两侧填筑一定宽度和一定高度的护 道，反压护道施工宜与路堤同时填筑。 （５）排水砂垫层：在路堤底部地面上铺设一层较薄砂层。采 用洁净中、粗砂，含泥量不应大于５％。 （６）土工织物铺垫：在软土地基表层铺设一层或多层土工织 物。 （７）塑料排水板：施工机械主要是插板机，也可与袋装砂井 打设机具共用，但应将圆形套管换成矩形套管。对振动打设工 艺、捶击振力大小，可根据每次打设根数、导管断面大小、入土长 度和地基均匀程度确定。施工工艺应按以下程序进行，整平原地 面一摊铺下层砂垫层一机具就位一塑料排水板穿靴一插入套 管一拔出套管一割断塑料排水板一机具移位一摊铺上层砂垫 层。 （８）砂井：砂的含泥量不大于３％，也可使用砂和角砾混合 料，含泥量不大于５％。施工机具主要有振动打桩机、柴油打桩 机：按成型工艺分为冲击式和振动式，下端装有活瓣钢桩靴的桩 管。施工工艺应按以下程序进行，整平原地面一机具定位一桩管 沉入一加料压密一拔管一机具移位。 （９）袋装砂井：选用聚丙烯或其他适用的编织料制成的袋， 采用渗水率较高的中、粗砂，大于０．５ｍｍ的砂的含量宜占总重 的５０％以下，含泥量不应大于３％，渗透系数不应小于０．ＯＣｌ５ｃｍ／ ｓ。施工机具主要为导管式振动打桩机，在行进方式上普遍采用 的有轨道门架式、履带臂架式、吊机导架式等。施工工艺应按以 下程序进行，整平原地面一摊铺下层砂垫层一机具定位一打入 导管一沉入砂袋一拔出套管一机具移位一埋砂袋头一摊铺上层 砂垫层。 （１０）粒料桩：用砂、碎石、砂砾、废渣等粒料，粒径宜为２０— ５０ｍｍ，含泥量不应大于１０％。施工机具主要是振冲器，吊机或施 工专用平车和水泵。施工工艺应按以下程序进行，整平地面一振 冲器就位对中一成孔一清孔一加料振密一关机停水一振冲器移 位。 （１１）旋喷桩：采用水泥、生石灰、粉煤灰等作用为加固料，其 质量、规格应符合设计要求。应按固化剂喷入的形态（浆液或粉 体），采用不同的施工机械组合。施工工艺应按以下程序进行，整 平原地面一＋钻机定位一钻杆下沉钻进一上提喷粉（或喷浆）强制 搅拌一复拌一提杆出孔一钻机移位。 （１２）水泥土搅拌桩 水泥土搅拌桩是一种既不同于（振、压）入式挤土桩，又不同 于钻（冲、挖）孔式置换桩的新桩种。它采用特制的钻杆或钻头钻 入地基至一定的深度，喷出水泥浆或水泥粉，并且边喷、边搅、边 上提，从而使水泥浆或水泥粉沿着钻孔深度与地基土强行拌和， 待结硬后形成完整的桩体。 交通与路桥建设 ３工程实例 广州大学城外环路长约１４１９ｋｍ，跨越剥蚀残丘、丘间洼地、 珠江三角洲等多个地貌单元，工程地质条件复杂，根据地形、地 貌、地层结构及工程地质条件的复杂程度，将全线划分为两个工 程地质大区。Ｉ区地貌单元为剥蚀残丘，主要见于场地￣ｉ：ＩＬ（：ＩＬ亭 村一南步村１、东南ｆ穗石村一南亭村），剥蚀残丘，坡、残积土已裸 露。Ⅱ区地貌单元为珠江三角洲、河漫滩、丘间洼地，主要见于场 地西南（北亭村一南亭村），东北（穗石村一南步村），受海湾潮汐的影 响，珠江水位变化１～２ｍ，淤泥层厚度一般２－１２ｍ，空间分布很不 均匀，有较强的地域性。因Ⅱ区区段较长，且淤泥层的工程性质 同淤泥的生成环境及外界条件变化关系密切。鉴于此，将Ⅱ区进 一步划分为四个亚区：Ⅱ１亚区在岗丘边缘，淤泥厚度小于２ｍ； Ｉ１ ２亚区表面有硬壳层１￣２ｍ，淤泥厚度一般小于３ｍ；Ｉ１ ３亚区表 面有耕植土层，淤泥厚度一般３￣６ｍ：Ｉ１４亚区为古河床，淤泥厚 度一般大于６ｍ。 根据本工程的特点，施工单位选择了利用水泥土搅拌桩来 进行地基处理。 因为水泥土搅拌桩具有下列特点： （１）它是仅有少量挤土的非置换桩，施工时无振动、无噪音、 不需泥浆护壁、不产生废水污染、无大量废土外运。 （２）它的形状不一定呈独立的柱状，可以进行多个乃至无数 个圆柱形的搭接。 （３）它的渗透性小，能防渗止水，为其他各种桩型所不及。 （４）当作为柱状桩时，布桩间距可稀可密，几乎不受限制。 （５）它可以与其他桩型配合使用，从而共同形成复合地基。 （６）它的施工速度较快，造价较低。 ４结论 本工程实践表明，采用水泥土搅拌桩加固地基，技术经济上 是可行的和合理的，使用上是可靠的，避免了大面积的开挖，清 换填土及弃土，防止环境污染，有效地保护了生态环境，加固后 的复合地基能满足工程承载力的要求。 但是同时也应该注意水泥土搅拌桩加固技术施工工艺要求 较高，掌握不好容易出现质量问题。例如：水泥与土搅拌不匀而 导致局部水泥偏少或无水泥；深层搅拌桩施工快，属隐蔽性施 工，不易监控，个别单位施工桩长不够；固结速度较慢，上部施工 截桩用力过猛，易使浅部桩身断裂等等。因此，现场施工人员应 具有高度的责任感，规范施工，层层把关，确保工程质量达到规 范及设计要求。 参考文献 ［１】Ｊ刘玉卓．公路工程软基处理．人民交通出版社． ［２］ＪＴＪ０１７—９６，公路软土地基路堤设计与施工技术规范［Ｓ］． ［３］交通土建软土地基工程手册［Ｍ］．北京：人民交通出版社，２００１． ［４］张之强《公路工程管理与务实》中国建筑出版社２００４年５月第一版． ・１１９・