浅谈水泥搅拌桩处理桥头软土路基

浅谈水泥搅拌桩处理桥头软土路基

莫小维

佛山市公路勘察规划设计所有限公司广东佛山528000

【摘要】实践表明，桥台与路基间，设置过渡段、铺设土工格栅以及等载预压等辅助措施，对减少桥头跳车能起到明显作用。

【关键词】桥头软土地基处理；四喷四搅；过渡段

1.工程的概况

软土是在一定地质条件下形成的强度低、压缩性高的软弱土层，含有一定量的有机物质。软土地基极易变形，导致软土分布地区常成为重大工程事故的高发区。特别是处于软土地基上桥梁，桥头沉降过大，造成“跳车”现象，对于行车安全造成重大影响。下面以实际工程，通过水泥搅拌桩处理软基，解决桥头跳车问题。

北村桥位于省道361盐南线跨北村水闸，现状旧桥桥涵设计荷载等级为汽车－超20级、挂车－120，其中北村大桥桥宽12.50m。现在路线左侧加一座新桥。设计新旧桥桥跨对齐，上部结构除20m跨采用预应力砼T梁外，11.75m跨及13.2m跨均采用钢筋混凝土T梁，T梁截面及配筋与旧桥相同；下部结构采用柱式桥墩，钢筋砼盖梁；0号桥台为扶壁式桥台，11号桥台为薄壁桥台；基础均采用钻孔灌注桩。

2.工程的地质条件

根据地质勘察报告的钻孔显示：主要分布为淤泥质粉砂和淤泥质亚粘土，饱和，流塑，软土厚度2.3m～8.0m，覆盖层为人工填土和亚粘土，厚度为1.5～2.1m。新近填筑土、建筑生活垃圾和耕植土在旧路两侧均有分布，土质松散、富含腐植物、饱和，厚度0.5～1.5米。

3.软基处理方案

对于软土厚度厚度小于12.0米及桥台台后33m，台前10m的软土采用深层搅拌桩结合双向玻璃纤维土工格栅处理，土工格栅铺在砂垫层上。并且，台后设置过渡段，衔接路基与桥面，减少桥头跳车现象。台后10米范围内，纵横桩间距为1.0米；11米范围内，纵横桩间距为1.1米；12米范围内，纵横桩间距为1.2米，共处理33米。台前，为避免桥头填土过高，对桩产生纵向推移，设计时采用10米范围内，纵向间距为1.0米水泥搅拌桩处理。

为更有效控制工后沉降，水泥搅拌桩施工后，结合等载预压，预压时间不少于一个月。

4.施工方法及操作要点

采用喷浆法施工，四喷四搅成桩，下沉、提升速度不大于0.8m/min，每根桩施工时间不小于40分钟。具体施工过程；1）、场地平整，平整施工场地至设计标高，挖除地表杂草，清除空间障碍物及坚硬壳层2）、施工准备，按设计图及现场实际情况安排施工顺序3）、钻机就位，搅拌桩桩机到达指定桩位对中，对中误差不大于10cm，导向架和搅拌轴应与地面垂直，垂直度的偏率硬不大于1.5%4）、钻进及成桩，为了保证水泥的用量符合设计要求，需再搅拌桩机上安装自动计量装置，必须严格控制成桩速度，要求第一次下沉搅拌时，只能使用低速档位，严禁使用中、高速档位，第一、二次上升和第二次下沉时间可用中速档位，不宜使用高速档位。每次上升或下沉，要求成桩速度必须均匀，不准中途换挡，以防桩身水泥掺入量不均匀5）、桩基操作人员与送喷操作员要密切配合，有异常情况要及时通报。同时送浆操作员必须根据桩机成桩速度来调整送浆速度。

5.质量控制和检验

采用轻便触探检测桩身质量，桩身1d龄期的N10击数不小于15、7d龄期的N10击数不小于40、抽检数不少于总桩数的2%；28d标准桩身无侧限抗压强度为0.8MPa、样品数不少于总桩数的2%；30d单桩容许承载力不小于140kN、抽检数不少于总桩数的2%；处理后复合地基容许承载力不小于200kPa、试验数每个场地不少于2处；搅拌桩设计桩长是平均桩长、仅作参考，施工时实际桩长由桩机的电流值控制（电流值I=70A）；深层搅拌桩成桩30d后方可进行构造物施工，90d后方可进行路基填筑。

6.沉桩原因分析

不少工程出现沉桩现象。所谓沉桩即是搅拌桩施工完毕后出现桩顶比周围地面低十几厘米或者超过一米的情况。根据理论分析和实践经验，出现沉桩现象的原因有：1）地基中存在松散的砂层：搅拌桩施工时对砂层喷浆、搅拌、振动，使松散的砂层原有结构破坏，发生“剪缩”现象，孔隙比减小，发生压缩变形；搅拌头下沉时，产生较大的垂直向下挤压力和径向水平推挤力，使桩位处及其附近砂层压密。2）地基中有结构性较强的软黏土：搅动土压塑性明显小于原状土的压缩性，施工产生的超静孔隙水压力迅速消散，土体体积减小，发生压缩变形；软黏土被搅拌后可能呈“流泥”或“浮泥”状，桩位处的水平土压力大于周围图压力，发生一定倾向挤压变形，产生桩顶下沉：喷浆法施工时，产生较大的垂直向下挤压力和倾向水平力，使已呈“流泥”或“浮泥”状的软黏土向下及四周水平方向挤去，导致桩位处土体下沉。实际工程表明，在一钻孔旁，施工搅拌桩，沉降较大，接近1米，明显大于其他桩，其原因是搅拌桩搅拌桩头将桩位处的土体挤压到排版钻孔去。

综上所述，沉桩现象主要是地层软弱造成的，随着搅拌桩强度的增长，搅拌桩与桩周土的摩擦力恢复并可能超过土体强度，对搅拌桩的功能没有影响，对搅拌桩的功能没有影响，对沉桩部分可以回填中粗砂或者碎石即可。

本工程通过上述设计施工，顺利地完成了桥头软土地基施工，经测量，桥头的沉降量均在规范允许的范围内，达到了预期目的。

7.结语

1）、水泥搅拌桩是利用水泥作为固化主剂，通过搅拌机将固化剂与土强力搅和，利用水泥和软土之间产生的一系列化学反应，使土体硬结成具整体性，水稳定性和一定强度的土体，从而减少软土地基的沉降量，控制土体侧向变形，从而满足工程建设要求。

2）、实践表明，桥台与路基间，设置过渡段、铺设土工格栅以及等载预压等辅助措施，对减少桥头跳车能起到明显作用。

3）、水泥搅拌桩处理软土，处理效果显著，处理后可很快投入使用，在建筑工程施工中确保工程质量的前提下能够降低施工成本、缩短了基础处理施工工期，考虑使用水泥搅拌桩进行基础处理应该是经济、科学的处理方案。

参考文献：

[1]《地基处理手册》北京中国建筑工业出版社2008；

[2]《高速公路软基处理》北京中国建筑工业出版社1998

[3]《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2002

[4]《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》JTJ17-96

[5]《广东省高速公路软基处理使用技术》北京人民交通出版社2004