高速公路软土路基处理技术及应用
2011-12-23
1、工程概况
本文选取某高速公路标段线路长5.04km，经过勘察设计：第一层，耕殖土层，厚0.5-1.5m灰黄或灰褐色，由淤泥质土及亚粘土组成，湿、可塑；第二层，淤泥层.厚1.3-4.8m，灰黑色，粘性好，饱水、流塑，局部夹薄层细砂；第三层，淤泥质细砂层，厚3.2-8.1m，灰或灰黑色，粉细砂含量占总重的80%，饱水、松散，含少量贝壳；第四层，淤泥层，在地质勘探报告上未见底，灰黑色，粘性好，饱水、流塑状态，局部夹薄层细砂。
由于全线软土路基较多，在设计中对软土小于4.5m地段采用换填处理，对于软土大于4.5m地段采用搅拌桩复合地基处理，搅拌桩复合地基设计主要可以分为6个路段：k1+105~k1+328段，设计桩长8.5m，2800余根；k1+861~k2+428段，设计桩长7.9m，1500余根；k2+640~k2+980段，设计桩长6.4m，1800余根；k3+206~k3+600段，设计桩长6.0m，1040余根；K3+880~k4+300段，设计桩长6.5m，1600余根；k4+420~k4+960段，设计桩长6.5m，2600余根；设计桩长总数20余万米。
2、搅拌桩加固软土路基特点
（1）应用的土质条件范围广，水泥土搅拌桩技术可以应用于淤泥质土、淤泥、粘性土、人工填土或杂填土等地基的加固，该法比其它方法在各种土质条件下的适用性及加固效果具有更大的优越性；
（2）水泥土搅拌桩技术应用的工程范围广，目前已应用的领域有铁路、高速公路、市政工程、工业厂房、民用住宅的软土加固和基坑开挖的围护工程等；
（3）水泥土搅拌桩技术应用的基础类型多，目前应用的基础类型有条形基础、片筏基础、杯形基础（独立基础）等；
（4）水泥土搅拌桩技术施工机械设备轻巧、灵活，施工作业简便，且低压操作，安全可靠，无污染，无振动，无噪声，无环境污染，且对地基及周围建筑物扰动小；
（5）水泥土搅拌桩技术以粉体作为加固料，可以充分地吸取地下水，有利于软土的固结；
（6）水泥土搅拌桩技术将固化剂和原位软土就地搅拌混合，因而最大限度地利用了原土，无须开采原材料，大量节约资源；
（7）水泥土搅拌桩技术对土体加固后重度基本不变，对软弱下卧层不致产生附加沉降。
3、水泥土搅拌桩施工工艺探讨
（1）室配试验
应在加固的软弱地基，采用钻探等方法采集必要数量的代表性土样，试料土含水量应根据同一地压至少3处取样试验结果确定，试料土制备应满足下列要求；除去土中所夹有的贝壳，树枝，草根等杂物；以现场施工为目的的室内配合比试验应采集保证天然含水量的扰动土；当采用风干土试料时，土料应粉碎，过5mm筛，室内加水至相当于天然含水量的试料土，放置24h，并防止水分蒸发；水泥用量应按施工图设计文件要求取中值、以及标准值等三个水泥用量进行试验。
（2）试桩
为了取得良好的地基加固效果，施工前须做好有关资料的收集。实地清理，室内配合此试验，地基加固设计计算和施工工艺性设计。在施工中要按工艺设计要求和操作规程严格控制。灰土的搅拌通常用土体中任一点经钻头搅拌次数N和单位时间内的喷出量来表征，它是影响地基加固效果的重要因素。
根据室内配合比试验结果，应对不同的地质条件，进行现场工艺性试桩，宜在室内配合比试验28d强度确定的进行。根据室内试验选定的配合比用量，每延米增减5kg进行工艺性试桩，3种水泥用量各试打10-15根并对每种水泥用量的桩取2根进行取芯检测，根据检测结果确定施工用配合比，工艺性试桩的目的量；通过试桩应掌握下钻及提升的困难程度，确定钻头进入硬土层电流变化程度，确定合适的输灰泵输灰量；掌握水泥干粉经输灰泵到达搅拌桩喷灰的时间，掌握预搅下钻速度，粉体搅拌桩机提升速度，搅拌下沉，复搅提升等施工参数。
（3）主要施工工艺
水泥土深层搅拌法施工工艺流程为：场地清理、测量放样-搅拌机定位-预搅下沉-喷浆搅拌上升-重复搅拌下沉-重复搅拌上升-管道清洗-搅拌机移位。
1）搅拌机定位：起重机（或塔架）悬吊搅拌机到达指定桩位，对中并保证桩架垂直。当地面起伏不平时，应调整基座保持水平；
2）预搅下沉：启动搅拌机电动机，放松起重机钢丝绳，使搅拌机沿导向架搅拌切土下沉，控制下沉速度，如下沉速度太慢，可从输浆系统补给清水以利钻进；
3）制备水泥浆：待搅拌机下沉到一定深度时，开始按设计确定的配合比制备水泥浆，待压浆前将水泥浆倒入集料斗中；
4）提升喷浆和搅拌：搅拌机下沉到设计深度后，开启灰浆泵将水泥浆压入地基中，边喷边搅边提升，同时按设计确定的提升速度严格加以控制。一般提升速度不超过0.5m/min；
5）重复上、下搅拌：搅拌机提升至设计加固的顶面标高时，集料斗中的水泥浆应正好排完。为使软土和水泥浆搅拌均匀，可再次将搅拌机边旋边沉入土中，至设计加固深度后再搅拌提出地面。重复次数视具体情况确定；
6）清洗：向集料斗中注入适量清水，开启灰浆泵，清洗全部管路中的残存浆液至基本千净，并将粘附在搅拌头上的软土清洗干净；
7）移位：重复上述工艺步骤，进行下一根桩的施工。
4、施工质量控制措施探讨
（1）现场施工应予以平整，必须清除地上和地下一切障碍物。明派、暗塘及场地低洼处要抽水、清淤，分层夯实回填粘性土，不得回填杂土或生活垃圾。开机前必须调试，检查桩机运转、输浆是否正常。
（2）搅拌桩垂直度偏差不得大于1%，桩位布置偏差不得大于0.5m，桩径偏差不得大于4%。
（3）施工前应确定灰浆泵输浆量的大小、灰浆经输浆管到搅拌机喷浆口的时间及起吊设备提升速度等施工参数，并根据设计要求通过成桩试验，确定搅拌桩的配比等各项参数及施工工艺。
