广东省清远市交通建设开发公司 511500
摘要：在经济快速发展下，我国道路交通行业进入黄金发展时期，路桥工程项目数量和规模均发生明显变化，其建设施工对人们生活和生产产生较大的积极作用。路桥工程项目施工过程较为复杂，施工难度较大，其中软土地基便是一大施工难点，其施工情况对后期施工工序及整体质量均会产生一定影响，为此施工单位需要重视软土地基施工，本文对广东省清远市清(远)三(水)一级公路大修工程项目概况进行说明，之后对软土地基施工技术进行分析。
关键词：路桥施工；软土地基；施工技术；分析
在路桥工程项目施工过程中遇到软土地基的情况较多，软土地基由粘土，泥炭、有机质土及松散砂等土层组成，其天然含水量较大、透水性较差、抗剪强度及承载力比较小，如果未对其进行相应的处理将会使施工质量有所降低。在时代不断发展下软土地基处理技术越来越多，例如：CFG桩、高压旋喷桩、软土表层处理技术、粉喷桩、排水固结以及置换技术等，新技术的出现使处理效果得到明显提升，可以为施工质量提供更多保证，下面对几种技术进行分析，以供施工单位参考。
一、工程概况
广东省清远市清(远)三(水)一级公路大修工程建设项目（以下简称清三公路）路线全长20.983km，软土路基几乎遍布全线，软土最大厚达20m，软基处理是这次大修工程的重中之重。该项目旧路基以下地基土固结度仍较差，由于旧路基填土均在2m以上，且原软基处理时曾采用1～2m的抛石层，因此软基处理以CFG桩基处理为主，形成复合地基。根据地质钻探资料提供的软土层厚度、埋深、含水率、孔隙比等指标，对不同路段进行了设计，具体为：(一)对软土埋深较深或旧路有抛石的软基路段：采用桩径φ500mm的水泥粉煤灰碎石桩(CFG桩)进行处理；(二)局部CFG桩处理路段：上方的架空高压线无法迁移，导致施工机械无法作业，调整为高压旋喷桩处理；(三)旧路面挖除处理路段：由于路床的承载力未能达到设计要求，需进行浅层软基处理。工程共完成CFG桩732787.3m/48159根，高压旋喷桩8917.2m/840根。该工程于2011年9月26日正式动工建设，2013年3月完成软基处理工程， 2014年5月30日完成工程全部施工任务。下面以工程为例对软土地基处理技术进行分析。
二、路桥施工中软土地基处理技术分析
（一）对CFG桩施工技术进行分析
水泥粉煤灰碎石桩(英文名Cement Fly-ash Gravel Pile简称CFG桩)，是由碎石、石屑、砂、粉煤灰掺水泥加水拌和而成，用各种成桩机械制成的可变强度桩（通过调整水泥掺量及配比，其强度等级在C15～C25之间变化）。CFG桩是一种半刚性桩型，它与桩间土及褥垫层共同工作，形成CFG桩复合地基。CFG 桩适用范围很广(适合处理粘性土、粉土、砂土、杂填土、淤泥质土及已自重固结的素填土等地基)，在软土地基处理中得到广泛的应用。CFG 桩复合地基法具有施工简单、水泥用量少、工程造价较低等优点。CFG桩常用的施工工艺有长螺旋钻孔、管内泵压混合料灌注成桩，长螺旋钻孔灌注成桩及振动沉管灌注成桩等。根据工程的实际情况，清三公路CFG桩设计采用长螺旋钻孔、管内泵压混合料灌注成桩施工工艺进行施工(由于清三公路部分路段因早年大修曾采用抛石挤淤方法，大块片石集中在3～5m范围内，长螺旋钻出现卡钻无法钻通该层，钻杆摆动较大，成孔效果不佳，导致CFG桩质量无法有效控制。故在原抛石路段变更采用振动沉管灌注成桩的工艺，采用该方法能有效快速通过块石层达到桩底设计标高，同时保证成孔质量)。清三公路项目采用φ500mmCFG桩，平面采取正方形状布置，桩中心间距为2～2.4m，施工按先中轴，后边轴，先里排，后外排顺序进行施工。下面对CFG桩的施工要点进行说明：
第一，施工前应进行试桩，及时调整和确定实际施工中施工速率等相关参数，以控制桩的施工质量；
第二，严格控制桩位偏差，保证桩位偏差在设计和规范允许范围内。施工垂直度偏差不应大于1%（满堂布桩基础桩位偏差值不应大于0.4倍桩径，条形基础桩位偏差值不应大于0.25倍桩径，单排布桩桩位偏差值不应大于60mm）；
第三，满堂布桩施工时，无论桩距大小，均应采取从中心往外推进的方案进行施工，以防止桩间土向外侧向变形，造成大面积土体隆起而引起断桩。第一遍桩施工完成后，要重新测设第二遍桩的桩位，确认合格后方可进行施工；
第四，严格控制拔管时的速度，避免出现桩径偏小、缩颈断桩、混合料离析引起的桩身强度不足等施工质量问题。拔管正常速度一般应控制在1.2～1.5m/min以内，如遇淤泥或淤泥质土，拔管速度应适当放慢。在拔管过程中不允许出现反插，以防止土与桩体材料混合造成桩身掺土而影响桩身施工质量；
第五，待桩体强度达到设计要求时方可对桩头进行人工凿除，避免进行机械操作，凿除后的桩头面应呈水平状。清理桩间土和截取桩头时，应采取适当的预防措施，防止桩顶标高以下桩身断裂及造成桩间土扰动；
第六，严格按设计要求进行褥垫层的铺设施工，确保褥垫层的施工厚度满足设计要求。褥垫层厚度过小会导致桩顶应力集中，使桩头压碎或桩过早达到单桩极限承载力。厚度过大会使桩土应力比过小，桩基承载力不能完全发挥出来；
第七，为防止混合料在输送过程中出现离析，不宜采用过长的导管泵送混合料；
第八，桩施工完成后，桩顶标高高出设计桩顶标高控制预留长度不应少于0.5m，以保护桩头。
（二）对高压旋喷桩施工技术进行分析
高压旋喷桩是通过在软弱土层中形成水泥固结体与桩间土一起形成复合地基，从而提高地基承载力，减少地基的沉降变形，达到地基加固的目的。其适用于处理淤泥、淤泥质土、流塑、软塑、软塑黏性土、粉土、砂土、黄土、素填土及碎石土等地基，但对于特殊的不能使喷出浆液凝固的土质不适用。高压旋喷桩具有施工占地少、振动小、噪音较低、施工简便、操作容易、施工速度快、质量有保证等优点。但容易污染环境，造价较高等。清三公路项目采用φ500mm高压旋喷桩，平面采取正方形状布置，桩中心间距为2m，高压喷射注浆采用单管法进行施工，使用高压旋喷钻机成孔。下面对高压旋喷桩的施工要点进行说明：
第一，在施工前应进行试桩，及时调整和确定喷嘴型号、规格、进尺、提升速率及注浆压力等相关参数；
第二，桩的施工工序应先分排孔，每排孔分序施工。当单孔喷射对邻孔没影响时，可依次进行施工。单管法非套接独立的旋喷桩不分序，依次进行施工；
第三，采用泥浆护壁（粘土泥浆容量一般为1.1～1.25g/cm3）,可防止桩基施工钻进时发生塌孔；
第四，当采用套管跟管钻进方法时，在起拔套管前应向孔内注满优质护壁泥浆。当采用振冲沉管时，应保证机架和沉管(喷射管)的垂直度在设计允许值偏差范围内；
第五，每一孔的高压喷射注浆完成后，应及时清洗干净灌浆泵和输浆管道，防止残留的结块堵塞输浆管道和喷嘴，影响下一孔的施工；
第六，为保护桩体质量，开挖桩头应采用人工操作(由于高压旋喷桩桩体强度较低，进行机械操作容易造成桩体受损)，避免机械施工操作。且破除桩头时，不得采用重锤等横向侧击桩体，避免影响顶标高以下桩身质量；
第七，钻机成孔和喷浆施工中，及时回收处理废弃的加固物料和冒浆，防止污染环境。
（三）对软土表层处理技术进行分析
软土表层处理技术主要指使用相应的方法对土质较软的土层进行处理，实现增强土质硬度和稳定性的目标，下面对几种常见的处理方法进行说明：
第一，对软土表层排水方法进行说明。软土表层排水技术主要指在回填施工前使用挖槽方法对软土表层存在的水进行排出，通过此种方法使土质中的含水量降低；如果在排水过程中地面出现坍塌的情况时则需要使用砂砾或碎石进行填充，从而达到预期处理目标，为后期施工奠定坚实的基础；
第二，对敷设材料方法进行说明。敷设材料方法主要指使用相应的材料对地基不均匀的位置进行填充，在使用此种方法时需要对敷设材料进行严格选择。工程将化纤无纺布以及玻璃纤维隔栅作为敷设材料，在实际敷设过程中需要对敷设的厚度进行严格控制，保证不会对后期施工产生负面影响；
第三，对砂垫层方法进行说明。砂垫层法在土层较薄且水量富集的软土地基中应用较为广泛，此种方法主要是在软土地基上铺垫适宜厚度的砂垫层，通常情况下需要控制铺垫的厚度在0.6～1.1米之间，通过此种方法可以对软土地基中的含水量进行减少，并且可以达到填充的效果，对软土地基的稳定性和强度进行提升；
第四，对施加添加剂方法进行说明。施加添加剂的方法在粘土较多的软土地基中得到广泛应用，此种方法主要指根据实际施工需要对生石灰，熟石灰或者水泥等添加剂进行适量添加，对软土地基的成分进行改变，进而使其稳定性和强度有所改善，减少其含水量，为后续施工提供更多的便利条件。
（四）对置换施工技术进行分析
置换技术主要指使用相应的土壤对软土地基进行替换，此种技术在暗沟、暗洪等不良土质及淤泥土质中应用较多，通常情况下会使用人工挖掘和爆炸等两种方法进行实际施工。此种方法操作较为简便，但是工作量较大，施工成本也相对较高，工程概况中的工程在经过细致分析后决定不使用此种方法进行处理，但是其他施工单位可以根据软土地基所处的位置和土质对此种方法进行合理选用，从而保证软土地基的处理效果。
（五）对排水固结施工技术进行分析
排水固结技术在含水量较少的软土地基中较为适用，此种技术主要指对竖向排水装置进行合理设置，通过排水装置将软土地基中的水分排出，在水排出后土体在一定时间后会出现固结的情况，进而对地基沉降问题进行规避，提高地基的稳定性。在具体施工过程中施工单位可以使用打入式或者喷射式的方法对竖向排水设备进行安装，清三公路将此种技术同缓速填土方法进行有机结合，两种技术联合使用后能够对深度较深的软土地基中的粘土进行一定改善，与此同时需要对排水砂井的直径大小以及井之间的距离进行合理控制，在保证排水效果的情况下减少排水砂井的数量，从而有效控制施工成本，为实现经济效益最大化的目标提供有利条件。
（六）对粉喷桩施工技术进行分析
现阶段，粉喷桩施工技术在路桥施工软土地基处理中得到广泛应用，此种技术主要通过粉状固化剂（石灰粉、水泥或者添加剂）和软土中的某些成分发生物化反应后形成加固土桩，从而实现提高软土地基稳定性和强度的要求，具体施工流程见图1。在使用粉喷桩施工技术时需要做好如下几方面工作：其一，在施工开始前施工人员需要对施工现场情况及相关要求等进行了解，根据要求做好预试验工作，通过预试验过程对固化剂的种类及配比等进行明确，并且需要进行试桩，对其承载能力和抗压能力进行检测，如果未达到施工要求则需要对相关参数进行适当的调整，从而使软土地基处理效果有所保证；其二，粉喷桩施工技术对施工连续性有着较为严格的要求，为了更好的满足上述要求在施工前施工人员需要对使用的设备进行严格检查，如果存在质量或者运行不畅等问题时需要让维修人员及时进行维修，减少施工过程中设备出现故障问题的几率，从而提高施工质量。
（七）对地基加载施工技术进行分析
地基加载施工技术主要指在正式施工前使用降低地下水位和填土加载方法对软土地基进行处理，从而实现提高地基稳定性和强度的要求。下面分别对两种方法进行说明：其一，对降低地下水位方法进行说明。地下水位变化对软土地基粘性和深度的影响比较小，在实际施工中如果施工区域同水源距离较小时施工人员可以通过增加水量的方法实现降低地下水位的目标，进而使软土地基出现沉降的情况，之后使用钢板做好防水施工，从而为后期施工提供有利条件；其二，对填土加载方法进行说明。在铺装施工后如果路面出现不同程度沉降时方可使用此种方法，通过填土对沉降现象进行补救，保证路面的均匀性，提高整体稳定性，在使用此种方法时需要对沉降量和时间等进行实时掌握，抓住施工时间，从而保证施工效果，提高路桥施工整体质量。
（八）对深层石灰搅拌桩施工技术进行分析
深层石灰搅拌桩施工技术在塑性较强的软土地基中应用较为广泛，此种方法主要将适量的石灰添加至软土地基中，在经过搅拌后两者会产生一定的反应，在一定时间后会出现固结的情况，从而使软土地基的稳定性和强度有所提升。深层石灰搅拌桩施工过程需要注意如下几点：首先，如果路桥工程项目地层硬壳较薄时在施工前需要铺设适量的砾石，达到垫层的效果，为机械设备工作过程奠定基础；其次，根据实际施工需要对机械设备进行准备，例如搅拌钻头和空气压缩机等。并且需要对其进行严格检查，为施工过程顺利进行提供保障；最后，需要根据实际施工需要对石灰使用量进行明确。
结束语：
路桥施工中软土地基处理效果对整体质量有着至关重要的影响，上文对CFG桩施工技术、高压旋喷桩施工技术、软土表层处理技术、置换施工技术、排水固结施工技术、粉喷桩施工技术、地基加载施工技术以及深层石灰搅拌桩施工技术等进行详细分析，希望施工单位可以借鉴文中内容进行实际施工，此外还需要对相关技术进行更多的分析和研究，对不足之处进行改善，从而提高软土地基处理效果，为路桥工程施工质量提供更多保证。
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论文作者:侯健文
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第7期
论文发表时间:2017/8/10
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