软基处理工程实例

软基处理软基处理 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30c