软基处理(工程实例)

软基处理

原设计方案及其变更情况

设计过程中，业主考虑到该段线路在地方公路网中属次主干线路，远景交通量相对较低，设计年限内的累计当量轴次值不高，故对工程设计方案本着尽量降低工程造价的原则进行，原设计主要技术方案为：

1．结构层为：12cm沥青砼面层，30cm5%水泥稳定碎石基层，20cm12%石灰土底基层。

2．全线较少考虑软基处理，仅长青沙大桥接线高填土段4K+750～4K+950，200M 长考虑到粉喷桩处理软基处理。

3．路基填土高度0.8～4.0M，大部分采用矮路基，减轻地基土层应力，施工单位进场后，经试验段施工发现，按设计方案施工，部分路段采用清表后翻晒地表土，掺灰处理方法，地基达不到设计规定的压实度，经对照钻勘资料现场挖深调查，地基土层第一层填土层厚薄不一，填土层薄的地段，因不能起到支撑作用，压应力直接作用于第二层高压缩性亚粘土层，因应力超过土层的容许应力，引起沉降过快，按设计规范该段必须进行软基处理。针对这种情况，建设单位召集设计单位、监理单位、施工单位，经详细的调查论证，制定了部分段面软基处理方案：

（1）增加0K+350-0K+950，3K+100-3K+800段粉喷桩软基处理。

（2）0K+100-0K+350、3K+800-4K+000段抛石挤淤。

（3）保留5KM沿线8个箱涵，9个圆管涵，取消26个圆管涵变更为线外改水工程，保证路基处理的连续线，涵洞基础软基处理采用换填法，挖除淤泥后，换填1M厚的碎石垫层，台后回填碎石土。

4．无软基处理段的路床（80cm）底一层变更为掺灰10%路基处理，主要目的是在土

基上形成一层“硬壳层”，作用为：（1）减少传递到以下的软土层的应力，起到应力扩散作用；（2）提高承载力，增大路基的极限填土高度，有利于减小路基沉降。

三、粉喷搅拌桩处理软基

1．设计方案中：粉喷桩桩径Φ50cm，桩间距1.5m，水泥用量50Kg/m，桩长12M。

2．粉喷桩处理软基作用机理

通过钻进搅拌机械将软土和水泥强制搅拌，利用固化剂（水泥）和软土之间产生一系列物理―化学反应，主要是由水泥中的Cao、SiO2、Al2O3、Fe2O3、SO3等很快与软土中的水发生水化反应生成氢氧化钙、水化硅酸钙、水化铝酸钙及水化铁酸钙等化合物，把大量的自由水以结晶的形式固定下来。其次，水泥与水发生反应析出的大量钙离子，与粘土中的矿物质（如SiO2、Al2O3等）进行反应，生成不溶于水的结晶化合物。第三，水泥中的Ca（OH）2和空气中的CO2反应生成CaCO3也提高了软土的强度。由以上三个原因桩与桩土之间形成复合地基，提高了地基承载力，降低了受力沉降。

3．粉喷桩的施工

（1）施工机械及程序

用国产GPP-16型粉喷搅拌机施工

施工程序为：原地面平整→加一层50cm填土并整平碾压→钻机定位→钻杆下沉钻进→上提喷粉强制搅搅拌（在桩底钻孔停滞一会）→全桩长复拌→提杆出孔→钻机移位（2）操作要点：

1）机身定位时，保证钻杆的垂直度。

2）钻头钻至设计深度时，应有一定停滞时间，以保证水泥到达桩底一般为2-3min，钻进速度一般不超过1米/分。

3）提升，喷粉过程应均匀、连续作业，提升速度一般小于0.8米/秒，如遇停电、机械故障等原因出现断粉，应及时补喷，重叠长度不小于1m。

4）喷粉前应对电子计量器检查完好，计量准确。喷粉时，记录人员应随时观察电子显示器上数据的变化，以保证喷粉均匀。

（3）质量控制

1）施工机械必须配置喷粉计量装置，水泥用量误差不得大于1%。

2）严禁控制喷粉标高及停喷标高，中间不得断喷。

3）桩身必须全程复搅。

4）钻进及提升速度，严格控制在规定值范围内。

5）粉喷桩一般情况下，不分昼夜连夜施工，所以每两台机为一组，配备了二名监理工程师和二名质检人员，现场做好施工记录。

（4）质量检测

1）直接观察法：成桩七天后应进行开挖检查，由现场监理工程师任取一位置用挖掘机开槽，一般深度2-3米，观察桩身的成型情况及搅拌均匀程度。

2）静载试验

对粉喷桩桩身进行平板荷载，方法在被测桩上设置一定规格的平板（够堆放加载物的尺寸）。在平板上逐渐增加静载（一般为砂袋），测出各级荷载下的沉降量，制出荷载――沉降关系曲线，根据此曲线确定地基承载力。成桩28d后应进行桩身无侧限抗压强度试验，抽检桩数的频率为2%。

3）对此法：将桩土间按不同深度取出，进行土工及力学试验和未处理前进行各项指标的比较，以确定前后土体的变化。

（5）粉喷桩处理的优缺点

粉喷桩处理软土地基优点是：1）能有效减小路基的总沉降量；2）侧向位移较小；3）能适应快速加荷的施工条件而不致引起急剧的下沉。缺点：工程中软土层厚一般为9-18米，而考虑到造价因素，采用设计桩长12m，有些地方未打穿软土层，则会有一定的工后沉降量。

由于我省地处沿海、沿江、江淮之间的水网地区，从已建和在建的1000多km高速公路来看，其70%～80%以上的路基均穿越软土地区。而软基处理得好坏，直接影响到路基的稳定性、整体工程的营运质量及工程的经济性。目前软基的主要处理方法有以下几种：①塑料排水板；②搅拌桩；③土工合成材料加筋；④等载预压等。相比之下，由于粉喷桩具有施工周期及预压期短、工后沉降小等特点，在我省高速公路软基处理中得到广泛应用，例如已建成通车的沪宁高速公路江苏段，粉喷桩处理软基工程量达几百万延米，正在建设的江苏“九五”高速公路也使用了一千多万延米的粉喷桩，且大部分已施工完毕。

1粉喷桩的设计方法及其注重事项

1.1设计标准

1.1.1基准期及容许工后沉降

柔性路面设计使用年限为15年，按目前通常的做法，基准期亦为15年，即从开放交通之日起至路面大修日止，所发生的沉降视为工后沉降。其容许值对于一般路段取30cm，涵洞及箱型通道处取20cm，其它人工构造物与路堤毗连处取10cm。

1.1.2稳定验算的安全系数

稳定验算的安全系数以K≮1.2控制。

1.1.3加载速率

加载速率关系到路堤在施工中的稳定性，设计采用两种平均速率：粉喷桩处理路段及填高小于极限高度的路段取15cm/d，其余取10cm/d。施工中的速率可根据路堤稳定观测的结果予以调整。

1.1.4预压期

粉喷桩处理的路段预压期一般采用60d，且一般不需上预压土，预留沉降量静置即可。

1.2粉喷桩的设计

粉喷桩的桩径一般为50cm，设计的桩长宜穿透软土层并达到持力层内50cm。桩距与路堤的稳定和沉降量有关，最小桩距宜为1.1～1.2m，桩位在平面上呈正三角形或矩形布置。

为改善路堤底面的受力条件，粉喷桩处理段路堤下宜铺设30cm左右石灰土垫层。

经计算，如涵洞、通道位置工后沉降量大于30cm，则其地基宜采用粉喷桩处理，桩间距宜采用1.1～1.2m。对于工后沉降量小于30cm而大于20cm的位置，则其地基采用土工合成材料加筋配合等载预压进行软基处理。经计算，如桩基桥台位置工后沉降量大于30cm，则对其台前及台后地基用粉喷桩处理，再施工桩基础及进行台后路基填筑。对于沉降量小于30cm而大于10cm的位置，台前不用粉喷桩处理而直接做桩基，台后则采用土工合成材料加