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筋配合等载或超载预压进行处理。

桥台处粉喷桩距宜采用1.1～1.2m，处理长度不小于5倍桥台高度，设置1/4～1/3长度的过渡段，并以采用桩距逐渐增大的过渡方法为宜。

对于一般路基段，经计算如工后沉降量大于45cm，则宜采用粉喷桩处理软基，桩间距应根据经粉喷桩处理后地基承载力是否满足要求来确定。

如工后沉降量小于45cm而大于30cm，则采用土工合成材料加筋配合等载预压进行处理。

用粉喷桩处理路段路堤的预压高度为路槽设计高加预压期沉降量，即预压期末路槽顶面应沉到设计高，铺筑路面前无需移去预压土方量，仅需整理路槽即可。

1.3施工观测1.3.1沉降观测1.3.1.1观测点位的布设观测点布设在路堤中心及两侧路肩，一般软土路段每100m布设一观测断面，预压施工高度超过5m的路段上每50m设一观测断面。

此外在与跨度超过30m的桩基结构物相邻的两端各设一观测断面，跨度小于30m时仅在一端设置，观测断面宜离开桥头搭板1m左右。

所有涵洞处原则上均需设置一组沉降观测点，观测点位于涵背一侧，离涵背约2m处。

在粉喷桩一般处理段、过渡段、等载预压段接头处，应在离开接头各10m以外的位置分别设置一组沉降观测点，以观测不同处理方案的沉降差异，距离相近、地质情况一致的可考虑统一布点。

在地质情况明显变化的分界线两侧各10m处，应分别布置一组沉降观测点。

1.3.1.2观测频率路堤施工期：每填两层观测一次，路堤填高超过极限高度之后，每3d观测一次，直至稳定再转入正常观测。

预压期：第一个月每7d观测一次，第二个月至第三个月每15d 观测一次，从第四个月起每一个月观测一次，直到铺筑路面前。

路面结构层施工期：一般分为底基层、基层和面层，各层次的沉降观测每填筑一层至少应观测一次。

路面施工结束后，每月观测一次，至交工验收。

1.3.1.3水准点的设置水准点应设在不受垂直和水平方向变形影响的坚固的地基或永久建筑物上，宜选择在老路有灌注桩的桥梁上，多年老房子的地坪上或岩石山体等处，其位置应尽量满足观测时不转点的要求，每三个月用路线测设中设置的水准点作为基准点，对设置的临时水准点校核一次。

桥梁工程结束时，为了减少沉降观测由地面水准点传递到路面的高差影响，可将地面水准点转测到有灌注桩的桥头耳墙角上。

1.3.2侧向位移观测1.3.2.1侧向位移点及其基桩的布设侧向位移点布设在路堤两侧的坡脚处，基桩必须布设在坡脚外路堤沉降影响范围以外，一般情况下应布设在离坡脚20m以外。

观测断面仅在预压施工高度超过5m的路段上设置，纵向间距为50m。

1.3.2.2观测及其频率侧向位移桩和基桩设置好以后，采用钢尺量测位移桩与基桩之间的距离，量测钢尺的拉力为5kg，有条件时也可用红外测距仪量测。

观测工作在路堤填高超过极限高度时开始，其频率为天天观测一次，直至路堤达到设计的施工标高。

1.4不稳定状态的判定标准路堤在填筑过程中，若中心日沉降量达到 1.5cm/d，或日侧向位移量达到0.5cm/d 时，标志着不稳定状态出现，应立即停止加载。

1.5路面铺筑前沉降稳定的判定当连续三个月观测的沉降量平均不超过5mm时，可以卸载并开始路面铺筑工作。

2粉喷桩的施工质量治理及其注重事项2.1施工单位选择对所有粉喷桩施工单位，各施工标段承包人要先审查其施工资质、信誉和业绩；粉喷桩施工设备严禁使用非定型产品或自行改装设备；进场设备必须配备性能良好、能显示钻杆钻进时电流变化的电流表、显示管道压力的压力表和计量水泥喷入量的电子秤或流量计。

2.2室内配比试验粉喷桩处理软基的效果如何，很大程度上取决于配比的选择是否适合当地工程地质条件。

各施工标段承包人和监理单位在施工前都必须根据设计文件提供的地质资料，选取典型地段钻探取样，按有关规范要求做室内配比试验。