市政公路工程软土地基处理技术分析

| 工程技术与应用 | Engineering Technology and Application2019年第3期

市政公路工程软土地基处理技术分析

龚亚明

（中国城市建设研究院有限公司湖北分院，湖北󰀃武汉󰀃430022）

摘 要：软土含水量较大、承载力低、工后沉降量大，而市政公路要求整体稳定性好，不均匀沉降和工后沉降量小，因此软土地区应进行加固改良，提高软基的承载力和刚度，而市政公路的施工场地和工期均有限制，本文根据市政软基处理的特点，介绍软基的工程特性和市政软基处理的常用措施，最后以管桩技术为例，介绍其加固软基的施工工艺。关键词：市政公路；软土路基；地基处理中图分类号：U416󰀃󰀃󰀃󰀃󰀃文献标志码：A󰀃DOI:10.19537/j.cnki.2096-2789.2019.03.027

近年来由于交通需求的增大，市政道路建设的项目逐年增加，在工程建设中，地质问题逐渐突出，由不良地质和特属土引起的地质灾害和工程事故也逐年增加，造成巨大的经济损失，在市政道路建设与日俱增的前提下，地基处理问题也越来越多的出现在设计方案中，其重要性越发突出[1]。工程师将各类地基处理方法用于软基处理中，但是由于公路工程是带状分布，其处理的措施又具有其特点。公路软基处理最先采用的是填土碾压、逐渐发展，后期的生石灰桩、换填法等，再到旋喷灌注、CFG桩、化学加固、土工织物加固等技术手段[2]。就其加固机理不外乎改良、置换、补强。公路工程一般选用换填、强夯置换、抛石挤淤、排水固结、土工织物复合土（土工布、加筋土、土工格栅）、（联合）超载预压、塑料排水板、砂井、散体材料桩、旋喷桩、石灰桩等。在工程建设中，软基加固占总造价的30%以上，因而在工程措施选择上，除要考虑加固效果，还需要考虑建设成本。而市政公路，由于受到施工作业面、施工时间、施工周期等诸多因素的影响，对噪声、粉尘、工期等有着严格的要求[3]。本文以市政公路软基处理为切入点，首先介绍软土路基的工程特性，然后根据市政公路建设的特点，介绍市政工程中常用的软基处理措施，最后以工程实例介绍软基处理设计和施工相关问题，以期为类似工程提供借鉴参考。

1 软土地基的工程特性及常用的处置措施

1.1 软基的特性

我国的分布较大的面积的软土，由于受成因的影响，各地区的软土工程特性存在一定的差异，但软土具有如下共同的特点，即高含水量、高孔隙比、高压缩性、低强度（简称“三高一低”），同时还具有低渗透性、高结构灵敏性的特点。

（1）含水量较高，孔隙比较大。由于软土主要由黏土以及泥沙等组成，同时成分中还有有粘土矿物，高岭石和伊利石等，这些矿物颗粒与水和阳离子相互作用，产生偶极水分子，吸附在表面，因此其含水量、孔隙比均较高。天然含水量一般超过30%，山区含水量可达70%以上，孔隙比为1～2。

（2）透水性差。软土的透渗系数一般 ，所以固结时间长，强度提高同样缓慢。软土的渗透性呈现显著的各向异性，水平向的渗透系数大于竖向渗透系数。

作者简介：龚亚明（1981—），男，工程师，研究方向：道路设计。

󰀃󰀃文章编号：2096-2789（2019）03-0060-02 （3）高压缩性。软土的压缩系数通常在0.5～1.5MPa，最大可达4.5MPa，压缩指数为0.75～0.35。

（4）结构性、灵敏性。软土多是絮状结构，一旦受到扰动，强度明显降低，表现出敏感性的特征，灵敏度一般为5～10。

1.2 软土路基常用的处理措施

软土路基的主要工程特点是天然含水量较大、渗透性较差、孔隙比大、压缩性高、并且强度低，同时具有蠕变性、触变性等不良工程特征。如果在施工时不进行处置，在施工期间或者竣工后，将会产生诸如不均匀沉降、桥头跳车、下敷管道变形等问题，不仅危及行车安全，还会危及地下管网运营，给居民的生活、生产带来影响[4]。现将市政公路中常用的软基处理方法列举如表1所示。

2 市政公路软基管桩处理案例分析

2.1 工程概况

项目所在地表层土为黏土，呈流塑～软塑状，土层中含有腐殖质，同时场地一定区域内分布粉质黏土，其中含着少量的铁锰质结核及高岭土。在地表2.5～15.0m的范围内还分布有强风化、节理裂隙较发育的泥岩，岩心破碎，质地较软，其下分布着中风化、呈层状结构泥岩，节理裂隙较发育。本工程为市政主干道，工期较紧张，综合考虑采用PHC管桩进行地基处理。

根据设计，全线共设计11118根预应力管桩，总计179796m。桩体参数：桩身砼强度等级C60，桩帽为现浇C30钢筋混凝土结构，桩帽尺寸为1200×1200×300mm。

2.2 试桩与终压标准的确定

在管桩施工前应进行试桩，获取锤击机械的性能、确定管桩沉桩的施工参数。根据规定，本工程共试桩9根。可按以下规定确定终压标准：以沉桩深度为控制标准，终压值为辅助指标，当沉桩至设计高程，且终压值符合要求，试桩结束，如果桩尖已达设计标高，但压力值仍较小，则应继续压桩使其达到设计要求，当高程未到，而终压值大于控制终压值，应向甲方汇报，如遇贯入度骤变、桩身失控倾斜、断桩特殊情况，应立即停止并上报。2.3 沉桩施工

PHC管桩的施工的工艺流程如下：施工准备→桩位放样→压桩→接桩及焊接→送桩→终止压桩→填芯→桩顶与托板连接。以下就主要内容进行解释。

（1）压桩。沉桩施工前应根据设计图纸进行放样，并标记桩位。桩机与桩位中心采用线锤进行对中，对中采用十字交叉法，管桩吊装采用一点绑扎吊，吊点距离

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表1 市政公路常用的软基处理措施

分类

处理措施换填法

置换法

强夯置换法堆载预压法

排水固结法

真空联合堆载预压法水泥搅拌桩法CFG桩法

复合地基法

粉喷桩加筋土预应力管桩

处理深度灵活，成本低，工期短软土工程性质得到提高，工后沉降小，

能降低管廊基坑开挖支护费用稳定性容易保证，工期一般为6～9个月，工后沉降小，能降低管廊基坑开挖支护费用

承载力高，沉降小沉降量小，处理效果佳

刚度较大，桩周地基土抗剪强度增加,承载力大大提高，工后沉降大大减少提高承载力，约束土体，限制侧向变形以及拱效应

承载力高、施工速度快

优点

适用性广，处理效果好

缺点

需要大量的碎石，不适合全线大范围施工，

处理深度受限制

施工噪声大

需要大量土方，堆载路堤容易失稳，施工工期较长，

沉降量较大，对周边建筑物影响较大遇到砂层时，容易漏气，施工中固结沉降量较大，

会对沿线建筑物产生影响

最佳深度限制在15m以内，质量不易控制

深度超过25m时，投资较大

不均匀沉降大竖向承载力小造价高

桩端0.239L。初沉30～50cm，然后检查校正桩体的垂直度，将其控制在0.5%以内，当沉桩的深度达到4倍的桩径时，再次用经纬仪校核垂直度，如偏移应停止施工进行纠偏，至6倍桩径时，再次校核垂直度。

（2）接桩。接桩时上一节管桩的桩头应在地面之上0.5～1.0m，焊接时采用两台电焊机对称焊。接桩前应清理上下节管桩的表面的油污，并在下一节管桩桩头安装定位板，利用定位板进行上下桩的连接，错位差在2mm以内，如果上下桩之间有空隙，应用楔块垫实后再焊接。坡口槽要分层、对称环缝焊接，由两个焊工对称作业，焊接的层数需大于3层，加强层厚度大于2mm，焊缝饱满，不得夹渣或者有气孔。焊接完成后，应冷却至少8min，再进行沉桩。上下节桩的中心线偏差在5mm以内，节点的弯曲矢高应小于千分之一桩长。

表2 预制管桩制作允许偏差标准

序号12345678

项目直径/mm管壁厚度/mm桩身弯度/mm桩端面垂直度/mm桩端面平整度法兰盘焊缝桩身混凝土离析与裂纹允许修补的局部损坏

允许偏差±5-5L/10002应平整无开裂不允许深度/mm󰀃󰀃󰀃󰀃≤10面积/cm2󰀃󰀃󰀃󰀃≤50

休息的次数；成桩后应检测单桩的抗压承载力是否满足设计要求，抽检根数为总桩数的1%，且不少于3根。

3 预应力管桩质量控制关键技术

3.1 预制PHC管桩的误差控制标准

4 结束语

本文以市政公路软基处理为研究背景，首先介绍软土路基的工程特征，然后根据市政公路建设的特点，从置换法、排水固结法、复合地基法等几个方面介绍常用的软基处理措施，然后以管桩加固软基为例，介绍软基处理设计和施工相关问题，最后介绍管桩加固软基的质量控制措施，以期为类似工程提供借鉴参考。

预制PHC管桩的制作误差需满足表2的要求，如表2所示。

3.2 运输、吊放、堆放控制

PHC管桩的长细比大、自重大，在吊装和运输过程中，如果管桩受力较大，将会导致桩身环裂，因此在吊装时需使用两头钩吊法，轻吊轻放，禁止拖吊，堆放的层数不得超过2层。3.3 质量控制措施

管桩在沉桩之前在桩身进行长度标注，以便于对桩的入土深度进行校核；接桩时，应确保错位在2mm以内，上下两节桩的中心线偏差在5mm以内，节点的弯曲矢高应小于千分之一桩长，同时确保接桩的焊缝施工和质量满足规范要求；在工程机械选择上，应根据试桩的情况，确定合理的终压值和入土深度，并选择最经济的静压机，在确保施工质量的前提下，尽量节省造价；在沉桩的过程中应及时检查桩身的垂直度，将垂直偏差控制在0.5%以内，长桩应连续施工，一次成型，减少中间

参考文献：

[1]许健.软土地基环境下的公路工程施工处理[J].公路工

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