摘要：在路基施工软基处理中，针对于软基区域承载力低而受承荷载较大的深层软土地基区域，采用低强度素混凝土桩处理，可明显提高复合地基承载力。实践证明，低强度素混凝土桩对深层软基处理效果明显，且施工快捷、方便切实可行，对类似工程有一定的借鉴作用。
关键词：深层软土地基；复合地基承载力；素混凝土桩
一、引言
素混凝土桩由桩身与桩托板两部分组成，上部荷载施加于桩托板上，通过桩托板将荷载传递于桩身，再由桩身传递至深层地基持力层的结构受力模式。在路基软土地基处理施工中，对于承载力低而需承受荷载较大的深层软土地基区域，由于软土分布深度不均，普通处理方式难以达到设计承载力要求。而采用素混凝土桩与桩间土共同承受荷载的复合地基，素混凝土桩单桩承载力较大，将大部分荷载通过素混凝土桩传递至持力层，可大大提高地基承载力。素混凝土桩施工工艺适用范围广、操作简单快捷，具有实施性。现通过广东惠州某互通立交收费站区域采用素混凝土桩深层软基处理，提高复合地基承载力应用实例对素混凝土桩施工技术应用进行介绍，对以后同类型路基软基处理提供借鉴。
二、工程概况
1、基本概况
广东惠州某互通立交收费站区域位于该互通E匝道，桩号范围为EK0+424-EK0+600，收费站区域主要为填方路基，填土高度在9-12m之间，宽度平均约102m，该收费站占地面积约17776m2，土石方填筑量约20万m3。收费站区域原地面为深层软土地基，填筑需对软土地基进行加固处理，以确保地基承载力满足要求。
2、区域地质概况
收费站区域地质资料显示为山前冲积平原地貌，地形比较平坦，地面高程在12.47-32.55m左右。互通立交区域地貌为山前冲积地貌，本次勘察山前冲积地貌，揭露的软土主要为第四系全线统（Qh）的软土（主要为淤泥、淤泥质粉质黏土）；此外，存在软塑粉质黏土。其物理力学性质相对较差，地层厚度变化较大，软土分布广泛，软土含水量高、灵敏度高、压缩性高、孔隙比较大、抗剪强度低、地基基本承载力容许值低，若不处理将产生严重不良病害。
3、软土分布情况
淤泥：收费站区域局部可见，层厚不均，最薄处1m，最厚处9.7m，平均厚度4.42m。区域内淤泥层顶最浅埋深0.44m，层顶最深埋深3.2m，层底最浅埋深2.8m，层底最深埋深10.2m，分布极不均匀，淤泥层大部分位置含有一个透镜体夹层。
淤泥质粉质黏土：区域内大部分可见，层厚不均，最薄处0.8m，最厚处13.9m，平均厚度5.17m。区域内淤泥质粉质黏土最浅埋深3.9m，最深埋深14.4m，分布不均匀，该层含有四个透镜体夹层。
三、地基处治方案确定
该互通收费站区域地基设计要求地基承载力按135kpa控制，根据现场地质勘察，由于软土地基（淤泥、淤泥质土）分布不均，深度不均等导致收费站区域天然原地面承载力较低，不能满足设计地基承载力要求，必须进行地基处理后，方可进行路基填筑。
1、方案确定
原设计方案为清除表面以下2.6m区域内软土，进行换填处理。进场后，通过静力触探进行二次详细地质勘察，发现该区域软土分布情况复杂，按原设计软基处理方案采用换填处理方式，适用于深度不超过3m的浅层软基区域，对于深层软基处理效果不太明显，且工后沉降过大易产生纵向裂缝。基于上述因素，考虑收费站区域填方面积广，路基横断面宽度达100m以上，为确保收费站区域路段稳定性，地基处理的可靠性等。针对收费站区域深层不均匀软土地基，综合考虑采用素混凝土桩复合地基处理方式提高该区域地基承载力以满足设计要求。素混凝土桩优点在于：单桩承载力高以提高复合地基承载力，软基处理针对性强、操作简单、提高工程质量，节约地材资源，减少弃土，从而达到可靠、高效、快速、低污染的目标。
2、素混凝土桩设置方案
该区域软基共设置素混凝土桩4030根，直径均为40cm，桩长需根据现场试桩确定，桩身强度为C20素混凝土，桩托板为现浇C25砼。具体布置详见下图：
图1 收费站区域素混凝土桩布置图
四、素混凝土桩施工工艺及控制要点
素混凝土桩施工一般采用长螺旋钻孔管内泵压灌注成桩法施工，桩径按40cm控制，桩间距按设计图纸呈正方形布置，桩长按试桩长度控制。施工前做好准备工作，包含原材检测及砼配合比设计、设计图纸复核、质量、安全、进度、环保等技术交底工作、施工人员职责分工等。其中C20泵送砼配合比设计较为重要，C20低强度泵送混凝土对和易性要求高，否则会导致长螺旋钻机堵管，由于混凝土强度低，胶凝材料少，往往和易性不容易满足要求，必要时可通过添加粉煤灰或通过外加剂调整含气量调整和易性等。
1、素混凝土桩施工工艺
素混凝土桩施工工艺流程：工作垫层填筑及排水→施工机械拼装→测量定桩位→钻机就位→现场试桩→钻进→泵送混凝土混合料成桩→清理桩间土→桩头凿除→素混凝土桩质量检测标准→桩顶托板施工。
2、工作垫层及排水
原地面进行清表处理后设置工作垫层，工作垫层高程宜高出桩顶30-50cm，压实度不小于90%，施工场地内排水进行提前规划，接入排水沟，确保施工过程中工作垫层稳定。
3、施工机械拼装
长螺旋钻机拼装在第一施工区域地点拼装，便于拼装完成后可直接施工；砼输送泵安装位置宜考虑输送长度、输送角度、是否靠近便道、以及运输车掉头等方面因素，确保施工过程输送泵不经常挪动位置，节约人力、工期等；
4、测量定桩位
素混凝土桩施工范围测量放样，按桩号横向、纵向每10m放出桩位，再根据桩间距对每根桩进行放样，准确确定素混凝土桩的位置，用钢筋、白灰进行明显标记，桩间距测量误差控制在2cm以内。
5、钻机就位
移动钻机就位，用塔机塔身的前后和左右的垂直标杆检查塔身导杆，校正位置，使钻杆垂直对准桩位中心，钻杆垂直偏差不大于1%，宜采用远处十字交叉校正粗调、水平尺气泡居中检查等多种方法配合校正钻杆垂直度。防止在钻进过程中进入持力层导致机身抖动或者泵料自重作用下前倾、局部地质泡水后偏软而导致钻机下沉，且宜在每个支腿处加焊钢板以加大受力面积。
6、现场试桩确定桩长
钻机安装就位后现场检查验收，并现场试桩确定桩长，试桩按20m一个断面，每个断面设置3个点进行试桩，根据试桩情况，复核地质资料是否与现场吻合，对照地质资料确定试桩区域的桩长，确保桩底进入持力层不小于2m，如强风化层，不小于0.5m。试桩同时检查机械设备运行情况，如存在故障及时排查维修合格后进行施工。
7、钻进
关闭长螺旋钻头阀门，移动钻杆至钻头触及地面，启动马达先慢后快钻进，减少钻杆摇晃，检查钻孔的偏差。如发现钻杆摇晃或难钻时，放慢进尺，避免导致桩孔偏斜、位移，甚至使钻杆、钻具损坏。钻进过程中随时关注操作电流变化，一般地层化情况可归结为表层碾压覆土（电流在50-110之间）到软质淤泥夹层（电流突降，大致在40-80）再到持力层（电流突增，120-200）。
钻进过程控制指标：
钻孔间距：钻孔间距控制在±10cm内，现场尺量进行检测；
钻进深度：不小于试桩确定深度，现场尺量钻杆高度检测；
螺旋钻钻杆直径：不小于设计桩径，现场尺量周长确定；
竖直度：不大于1%，钻机立杆吊垂球检测；
8、泵送混凝土混合料成桩
按批复的配合比配制混合料，混合料搅拌时间不得少于120秒。控制坍落度为160～180mm，天气炎热时可适当加大至180-200mm。泵送混凝土料时，提前从罐车放出混凝土混合料检查和易性是否满足，否则必须重新拌制，避免堵管。
当钻到设计深度后，不加压原地空转20s左右，开始拔管，严禁先提管后泵料，边灌注边提钻，速度控制在每分钟1.2-1.5m，保持连续灌注，均匀提升，使孔中混合料液面高于钻头出料口0.2～0.5m米，直至孔口。为保证桩身混合料的连续性，应保证钻头埋入混合料内一定深度，利用钻头以上的混合料将孔内杂质推送至地面，泵料过程砼浇筑类似水下砼浇筑，则拔管速度需严格控制，过快将导致断桩或桩体缩径。
9、清理桩间土
待此区域最后一批素混凝土桩施工完成7天以后，按桩顶标高控制桩间土清理，宜采用60型小挖机进行桩间土清理，清理过程中尽量避免挖机斗触碰破坏桩体。
10、桩头凿除
桩间土清理完毕后，进行桩头凿除工作，严格按桩顶标高进行凿除，并清理干净，完成后进行模板安装。
11、素混凝土桩质量检测标准
素混凝土桩施工完成后，桩距、成桩深度、桩截面、竖直度等均可现场检测，混凝土抗压强度按试验室现场取样进行，桩身完整性低应变检测时间不小于14天，抽芯试验及复合地基承载力检测宜在28天后进行。
表1 素混凝土桩质量控制标准
12、桩顶托板施工
桩顶托板施工采用现浇C25砼施工，浇筑桩帽宜采用砼泵车进行浇筑（灵活性强），区域面积不大可采用吊车或挖机配合浇筑。
五 素混凝土桩质量检测结果
按上述施工工艺控制，对本工程收费站区域原地面软基进行素混凝土桩复合地基方式处理完成后，进行桩身完整性、抽芯试验、复核地基承载力等指标检测，均满足设计要求，且复合地基承载力大大提高，实测最大承载力可达270Kpa，最大沉降量为31.33mm，最小沉降量为13.34mm，本区域深层软基处理取得较为理想的效果。
六 结束语
本工程收费站不均匀深层软基区域，采用素混凝土桩复合地基处理，长螺旋钻孔管内泵压灌注法施工，充分发挥了桩体与桩间土共同受力模式，大大提高复合地基承载力，且工后沉降小，提高地基整体稳定性，达到深层软基处理效果，对类似工程具有一定的指导借鉴意义。
参考文献：
[1]《建筑地基处理技术规范》2012.
[2]龚晓南《复合地基理论与工程运用》 北京：中国建筑工业出版社，2002.
论文作者:白伟
论文发表刊物:《防护工程》2019年第5期
论文发表时间:2019/5/30
标签：混凝土论文; 区域论文; 收费站论文; 地基论文; 钻杆论文; 淤泥论文; 承载力论文; 《防护工程》2019年第5期论文;