摘 要：通過對某高速公路橋頭軟土路基的處理，從施工的角度講述了CFG樁+袋裝砂井加固處理軟土路基的施工方法，為今后類似工程的施工提供借鑒經(jīng)驗(yàn)。

　　關(guān)鍵詞：建筑施工工程師投稿,軟土路基處理,CFG樁,袋裝砂井

　　一、工程概況

　　某高速公路全長42公里，位于西江下游河段，平原區(qū)地勢較低，涌河發(fā)育，河流交錯(cuò)，水塘星羅棋布，地表水非常發(fā)育。本區(qū)段地下水位一般0~2m，有第四系空隙水及基巖裂隙水兩種類型。本段第四系淤泥質(zhì)砂、砂層為主要含水層，路線范圍內(nèi)淤泥質(zhì)砂層呈透鏡體狀分布于淤泥層中，砂層埋深大，飽合狀。受補(bǔ)給條件影響，水位埋深淺。受含水層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、地貌條件所影響，基巖被覆蓋，且覆土層較厚，軟土物理性質(zhì)差，嚴(yán)重影響路基的穩(wěn)定性。為提高路基的承載力和控制工后沉降，需對基底軟土層進(jìn)行處理。

　　二、施工方案的確定

　　結(jié)合本標(biāo)段的實(shí)際情況，通過采用CFG樁、袋裝砂井及CFG樁+袋裝砂井加固三種方案進(jìn)行試驗(yàn)比對，橋頭30米范圍內(nèi)軟土路基最終選用CFG樁+袋裝砂井加固，確保路基施工達(dá)到和滿足設(shè)計(jì)的穩(wěn)定和沉降要求。CFG樁采用振動(dòng)沉管成樁工藝，樁徑均為0.4米，樁位采用梅花形布置，間距為1.5~2.0米。CFG樁復(fù)合地基樁間要求設(shè)置袋裝砂井，砂井布置同CFG樁。

　　其平面布置如下圖：

　　三、CFG樁和袋裝砂井作用基理分析

　　采用CFG樁和袋裝砂井處理軟土地基主要有以下作用：

　　1、置換作用。復(fù)合地基中樁體的強(qiáng)度和模量比樁間土大，在荷載作用下，樁頂應(yīng)力比樁間土表面應(yīng)力大，樁頂將承受的荷載向較深的土層中傳遞并相應(yīng)減少了樁間土承擔(dān)的荷載。CFG樁具有樁體強(qiáng)度高的特點(diǎn)，在CFG樁和袋裝砂井的復(fù)合地基中主要承擔(dān)地基上荷載的作用。

　　2、擠密和振密作用。采用非排土和振動(dòng)成樁工藝，可使樁間土孔隙比減少、密度增加，提高樁間土的強(qiáng)度和模量。CFG樁和袋裝砂井均采用振動(dòng)沉管施工工藝，具有良好的振動(dòng)、擠密效果，能有效提高樁間土的承載力。

　　3、排水固結(jié)作用。CFG樁和袋裝砂井復(fù)合地基中，袋裝砂井具有良好的滲水性和排水通道，在采用振動(dòng)沉管工藝施工CFG樁時(shí)，在樁體初凝前也具有相當(dāng)大的滲水性，可使振動(dòng)產(chǎn)生的超孔隙水壓力通過袋裝砂井得以迅速消散，使有效應(yīng)力增長、樁間土強(qiáng)度增大和復(fù)合地基承載力提高。

　　四、袋裝砂井施工

　　1、施工工藝流程：平整場地→填筑一層5%向外的橫坡→攤鋪下層砂墊層→機(jī)具定位，打入套管→沉入砂袋→機(jī)具移位→埋砂袋頭。

　　2、施工工藝的技術(shù)措施

　　(1)施工準(zhǔn)備。在施工前要進(jìn)行試打砂井，確定砂井的深度及提拔導(dǎo)管的速度。

　　(2)清理雜物和場地，填筑橫向5%，中間寬8m的梯形土拱坡并擠淤，碾壓密實(shí)。攤鋪下層砂墊層，采用中、粗砂均勻平整鋪設(shè)，并用水密法振搗密實(shí)，厚度控制在30cm以上。土基層和砂墊層壓實(shí)度應(yīng)達(dá)到《公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評定標(biāo)準(zhǔn)》一級公路≥93%。

　　(3)機(jī)具定位：根據(jù)設(shè)計(jì)間距采用全站儀測量定位，機(jī)具要保證導(dǎo)管和地面垂直，并用儀器或吊錘控制垂直度，保證在允許范圍內(nèi)。

　　(4)打入套管：袋裝砂井在不同區(qū)域施工時(shí)，依據(jù)設(shè)計(jì)深度進(jìn)行試打，確定深度不小于設(shè)計(jì)要求，在套管或井架上用紅油漆劃上標(biāo)記。小于設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)報(bào)請?jiān)O(shè)計(jì)變更。

　　(5)沉入砂袋：砂井灌注應(yīng)連續(xù)，為防止袋內(nèi)砂干燥后體積減少，造成斷樁或縮頸，應(yīng)灌注風(fēng)干中粗砂，灌砂率不得小于90%，砂袋入井，應(yīng)用樁架吊起垂直下井，防止砂袋發(fā)生扭結(jié)、縮頸、斷裂和磨損。

　　(6)拔出套管：依據(jù)試打砂井的拔管速度提升套管，拔套管時(shí)若帶出砂袋，不能保證設(shè)計(jì)深度時(shí)，應(yīng)在樁位附近重新定位，補(bǔ)打砂井重新灌注。

　　(7)機(jī)具移位后要及時(shí)清理套管帶出的淤泥，并用干凈中粗砂回填留下的孔洞，埋置砂袋頭，保證砂袋頭伸入砂墊層30cm以上，并不得臥倒，要及時(shí)攤鋪上層砂墊層，使之與砂井聯(lián)結(jié)，以利排水。

　　3、袋樁砂井的質(zhì)量控制

　　(1)應(yīng)做對原材料的控制檢驗(yàn),符合設(shè)計(jì)和規(guī)范要求。

　　(2)樁位控制：采用全站儀或經(jīng)緯儀定位放出袋裝砂井施工范圍主要點(diǎn)中樁和邊樁，用鋼尺配合放出砂井點(diǎn)位，用小木樁或硬包裝繩釘設(shè)點(diǎn)位，控制在設(shè)計(jì)值±150mm以內(nèi)。

　　(3) 袋樁砂井灌砂量控制：灌砂率(r)的計(jì)算公式如下：

　　式中： —實(shí)際灌入砂的質(zhì)量kg;

　　—砂井直徑、深度，m;

　　—中粗砂的干密度，kg/m3。

　　灌砂量應(yīng)控制在灌砂率的-5%以內(nèi)，檢查砂袋灌滿后的砂袋直徑控制在設(shè)計(jì)值的+10.0mm以內(nèi)。砂袋灌入砂后，露天長時(shí)間堆放應(yīng)有遮蓋，切忌長時(shí)間曝曬，以免砂袋老化。

　　(4)袋裝砂井深度控制：袋裝砂井在不同區(qū)域施工時(shí)，依據(jù)設(shè)計(jì)深度進(jìn)行試打，確定深度不小于設(shè)計(jì)要求，小于設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)報(bào)請監(jiān)理工程師和設(shè)計(jì)單位變更。

　　(5)袋裝砂井垂直度的控制：采用經(jīng)緯儀或吊線錘控制垂直度，在砂井深度標(biāo)線處焊一小吊環(huán)掛線檢測，控制垂直度不超過1.5%。

　　(6)提管速度控制：依據(jù)試打確定速度提升導(dǎo)管，以保證在導(dǎo)管提升時(shí)砂袋被土體擠壓均勻和不帶出砂袋為宜，本標(biāo)段試打后確定為提升速度不超過0.4~0.6m/s。

　　(7)拔套管的高度控制：套管和井架的安裝高度均以滿足設(shè)計(jì)砂井長度為主，考慮行走架和振動(dòng)錘的高度，以導(dǎo)管提出以后下部距離砂墊層0.5m左右，上部振動(dòng)錘頂距離井架橫梁0.5m為宜，一般以袋裝砂井設(shè)計(jì)深度加3m左右，不宜過高，以免在行走和有風(fēng)時(shí)晃動(dòng)過大，影響袋裝砂井施工質(zhì)量和袋裝砂井機(jī)的穩(wěn)定性及安全。

　　五、CFG樁施工

　　CFG樁施工采用振動(dòng)沉管成樁工藝，采用ZKL800型長螺旋鉆機(jī)引孔，DZ60振動(dòng)沉管機(jī)成孔。

　　CFG樁復(fù)合地基樁間要求設(shè)置袋裝砂井，砂井布置同CFG樁，袋裝砂井施工完畢后，再進(jìn)行CFG樁的施工。CFG樁施工時(shí)必須采用隔行隔樁跳打，相鄰樁施工時(shí)間間隔必須大于7天。施工時(shí)從路線中心向兩邊隔行施工。

　　1、CFG樁施工工藝流程：整平施工袋裝砂井工作面→測量放樣→樁機(jī)就位→沉管樁尖就位→調(diào)整機(jī)架及沉管垂直度→啟動(dòng)樁機(jī)將沉管振入到設(shè)計(jì)持力層→第一次灌入混合料到孔口→振動(dòng)拔管至一定高度進(jìn)行第二次加料(空中加料)→反復(fù)空中加料并多次振動(dòng)拔管直至地面(成樁)。

　　2、施工工藝的技術(shù)措施

　　(1)施工準(zhǔn)備

　　袋裝砂井施工完畢后，整平施工袋裝砂井工作面，鉆機(jī)就位后，采用鉆機(jī)塔身的前后和左右的垂直標(biāo)桿檢查塔身導(dǎo)桿，確保CFG樁垂直容許偏差不大于1%。

　　CFG樁正式施工前進(jìn)行配比試驗(yàn)和現(xiàn)場成樁試驗(yàn)，并在樁身取樣進(jìn)行強(qiáng)度試驗(yàn)，以確定各類材料的合理配比和施工工藝。

　　CFG樁長度=處理深度+砂墊層厚度。

　　(2)混合料攪拌

　　混合料攪拌按試驗(yàn)配合比進(jìn)行配料，上料順序?yàn)椋合妊b碎石，再加水泥、石屑和外加劑，最后加砂，使水泥、粉煤灰和外加劑夾在砂、石之間，不易飛揚(yáng)和粘附在筒壁上，也易于攪拌均勻。在泵送前，混凝土泵料斗、攪拌機(jī)攪拌筒應(yīng)備好熟料，塌落度控制在3～5cm，碎石、石屑雜質(zhì)含量小于5%。

　　(3)鉆進(jìn)成孔

　　鉆孔開始時(shí)，先關(guān)閉鉆頭閥門。鉆進(jìn)時(shí)先慢后快，這樣既能減少鉆桿搖晃，又容易檢查鉆孔的偏差，以便及時(shí)糾正。在成孔過程中，如發(fā)現(xiàn)鉆桿搖晃或難鉆時(shí)，應(yīng)放慢進(jìn)尺，否則容易導(dǎo)致樁孔偏斜、位移，甚至使鉆桿、鉆具損壞。鉆進(jìn)的深度取決于設(shè)計(jì)樁長，當(dāng)鉆頭達(dá)到設(shè)計(jì)樁長預(yù)定標(biāo)高時(shí)，與動(dòng)力頭底面停留位置相應(yīng)的鉆機(jī)塔身處作醒目標(biāo)記，作為施工控制樁長的依據(jù)。

　　(4)灌注及拔管移機(jī)

　　CFG樁成孔達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高后，停止鉆進(jìn)，開始泵送混合料，當(dāng)鉆桿芯管充滿混合料后開始拔管，嚴(yán)禁先提管后泵料。成樁的提拔速度應(yīng)控制1.2m/min，每上拔1m留振5秒，當(dāng)沉管拔至離地面2m時(shí)，應(yīng)再減慢一半，且留振10秒。成樁過程應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，避免因后臺供料慢而導(dǎo)致停機(jī)待料。灌注成樁完成后，用水泥袋蓋好樁頭，進(jìn)行保護(hù)。施工中每根樁的投料量不得小于設(shè)計(jì)灌注量，且樁頂設(shè)50cm的保護(hù)樁長。

　　下一根樁施工時(shí)，還應(yīng)根據(jù)軸線或周圍樁的位置對需施工的樁位進(jìn)行復(fù)核，確保樁位正確。

　　CFG樁成樁28天后方可抽芯檢測，檢測完畢后方可填筑路堤。

　　3、CFG樁的質(zhì)量控制

　　為了確保CFG樁工程質(zhì)量，必須做到以下幾點(diǎn)：

　　(1)質(zhì)量要求及措施

　　①嚴(yán)格按設(shè)計(jì)圖紙要求和公路軟土地基設(shè)計(jì)及施工技術(shù)規(guī)范等規(guī)程條款執(zhí)行

　　②樁位誤差不超過規(guī)定要求(±10cm)

　　③樁位垂直度偏差不超過1%

　　④混合料攪拌均勻，混合料用量符合設(shè)計(jì)要求

　　⑤樁徑不小于設(shè)計(jì)要求，確保樁長進(jìn)入持力層不小于50cm

　　(2)四確保：

　　①確保垂直度，機(jī)械穩(wěn)定度

　　②確保樁軸線定位準(zhǔn)確

　　③確保裝頂標(biāo)高，保證機(jī)架平穩(wěn)

　　④確保混合料攪拌均勻性和坍落度要求

　　(3)四控制：

　　①嚴(yán)格控制提升速度

　　②嚴(yán)格控制混合料用量及攪拌均勻

　　③嚴(yán)格控制水泥進(jìn)場，按要求進(jìn)行分批檢驗(yàn)

　　④嚴(yán)格控制水泥質(zhì)量，嚴(yán)禁使用受潮、結(jié)塊水泥，影響成樁質(zhì)量

　　六、結(jié)語

　　橋頭的軟基采用CFG樁+袋裝砂井加固，能有效地改善軟土路基的承載力，保證軟土路基的穩(wěn)定性達(dá)到設(shè)計(jì)要求，同時(shí)能加快施工進(jìn)度，為今后同類工程的施工提供寶貴的施工經(jīng)驗(yàn)。