高速公路软土路基处理

第一节高速公路软土路基处理

一、软土路基分布范围及特性

软土是指天然含水量高、压缩性大、孔隙比高、抗剪强度低的细粒软弱土层。软土的分布受地貌及地质条件控制，主要分布于地形低洼的河谷冲洪积平原及丘间积水洼地区。其地貌特征是地势相对低洼、水网发育、稻田分布于地区。分布区地面标高变化较大，即可形成于地面标高52.0～80.0米的构造剥蚀岗丘地貌区，也可发育于地面标高122.0～126.0米构造剥蚀丘陵区。

形成原因多为局部低洼区地表、地下水发育，地表常年渗水及局部人工鱼塘、水田等。软土分布广，范围小，厚度变化大，埋藏浅，岩性以含有机质的砂土、粉质粘土为主，局部为有机质粘土。

各种天然地基土壤都由三相体结构比例关系决定其强度和变形特征的。季节性冻土因负温度的影响，下层水分向上集聚，形成冰晶。融化时，上层土壤含水量大增，单位体积内上颗粒所占比例相对减少，土壤强度大大下降。多年冻土在热力作用下，上层土壤中的冰晶融化，含水量大增，地基强度严重衰减，热融引起路基下沉。湿陷性黄土，因孔隙率大，外界水文条件变化，遇湿沉陷。盐渍土上层所含盐份因地下水位升降，雨水渗入，干旱季节盐份向地基上层集聚，使得土壤三相体结构比例发生变化，造成土体强度变化。

二、软土地基处理办法

自然界中的软土地基本来自处于天然平衡状态的，因路基填土荷载破坏了原来的天然平衡状态，水份部分释出，土壤孔隙率变小；地基因而沉降。也可由于自然界水文情况发生变化，譬如：天然或人为引起的地下水位降落，使土壤三相体比例发生变化，产生沉降。和其他地基土处理一样，软土地基处理的办法可分为两大类：

（1）改善土壤三相体结构比例关系，使得经过处理的地基能够尽可能与新的外界环境条件（附加荷载和水文变化）相适应。土壤压实，土壤置换（静力），强夯（动力置换），堆载预压，各种排水措施（包括截水沟，纵横向盲沟，塑料排水板，砂桩，砂井，井点降水，真空降水等）都是为了调整土壤三相体的比例关系，减少土壤中的空气和水份所占体积，增加土壤颗粒成份。

（2）采取固化措施，增强地基抗变形能力。用水泥、石灰之类的材料，改善土壤三相体自身的结构强度和变形特征。水泥搅拌桩，水泥粉喷桩，石灰桩等，均属此类。

应该注意到上述各种措施都没有能改善环境水文条件。软土地基处理应采用措施防止环境水条件变化而引发的地基下沉。例如，地下水位剧升剧降。单纯采用轻质材料替代路基填土往往会因环境水条件变化而引起沉降。因为这种处理方案没有改善或固化地基土三相体结构。

第二节钻孔灌注桩施工前准备

一、技术准备

（1）、熟悉、审查施工图纸和有关资料。

参与施工的技术人员在开工之前要对施工图纸进行审核，审查几何尺寸、坐标、标高、图纸说明等有无矛盾之处。尤其要注意的是图纸的完整性、一致性，检查说明与设计是否一致，平、纵、横三剖面是否一致，构造物设计功能与实际布置是否一致。这些问题在以往的施工中都出现过，给工程对造成过不必要损失，在进度、效益上造成一定的不良影响。

（2）、参照图纸进行现场勘查

对施工地点的地质构造、土的性质和类别、地基承载力、地震级别、地下水、地表水、河流、滩地、气候条件如冻结线、霜期、雨季雨量等情况进行考察。制定施工方案时必须参照这些情况，对施工场地征用，地方材料的品质，产量，运输等方面进行考察。对以上各方面审查结果进行整理归纳，形成文件。准备充分之后参加由建设单位，设计单位施工单位联合召开的图纸汇审会议。经与建设单位，设计单位沟通，研究之后，对所有问题一一记录，形成《图纸会审纪要》。

二、施工测量的内容和要求

（1）、施工测量放样：首先平整场地，清除地表杂物，挖除地表层软土，夯压实度，同时对设计单位提供的水准点及其测量资料才、进行检查、核对，引入工地，根据设计建立测量放样坐标系，计算各桩位坐标，测量出各钻孔的中心位置，埋设标桩。

（2）、埋设护筒：

1）桩径为1.2米的护筒内径为1.4米，桩径为1.5米的护筒内径为1.7米。

2）旱地护筒采用挖坑埋设法，护筒底部和四周所填粘质土应夯实。

3）护筒高度宜高出地面30cm。

4）护筒埋深度应根据设计要求或桩位情况确定，一般情况埋置深度为1.5～2米，特殊情况应加深以保证钻孔和灌注砼的顺利进行。

5）护筒作用是保证冲击钻沿着桩位垂直方向施工，并起到存储泥浆，确保水头防止造成坍塌的作用。

6）护筒采用4mm钢板制作，并且在护筒上开设溢浆孔，埋设应准确、固定，护筒中心与桩位中心偏差不得大于50mm，倾斜度偏差小于1%。

7）护筒埋设好后，要测量护筒标高，以便控制孔深。

（3）、护壁泥浆：开孔时使用的泥浆用优质粘土制作，当钻孔至粘土层时

可原土造浆，泥浆性能指标的控制：在一般地层比重采用1.05－1.20，泥浆粘度在一般地层为16－22秒；在松散易坍的软土地比重层采用1.2－1.4，泥浆粘度在松散易坍地层为19－28秒。泥浆含砂率不大于8%，施工中应经常测定泥浆比重、粘度、含砂率，并及时调整。

（4）、安装冲击钻：

安装对位前，钻机整体基本在一水平标高上，钻机顶的滑轮的外切线和钢丝绳和桩中心点必须在一垂直线上。吊锤中心线必须和桩中心线垂直，偏差±20mm。

（5）、钻孔：

1）开冲前必须检查各项工作是否完成，是否具备开工条件。

2）钻机安装后底座和顶端应平稳，在钻进中不应产生位移和沉陷，否则应及时处理。

3）应经常对钻孔泥浆检测和试验，不合要求时随时改正。应经常注意地层变化，在变化处应捞取渣样，判明后记入记录表中并与地质剖面图核对。

4）开始冲击应采用低锤密击方式，拉锤高度应选择0.5～1m，吊锤整个超过护筒底1～2m时，开泵采用泥浆循环护壁，才可加快锤的频率并且将拉锤高度逐步提高为2～3m。

5）正常冲孔时应及时将孔内的岩碴排出，每冲击1～2m，应排碴一次，并定时补充泥浆保持井口水头高度，以免造成孔壁坍塌。

6）每冲击2～3m的深度时，必须拉锤修正孔壁，确保成孔的垂直度以免造成斜孔。

7）施工中如发现孔斜、塌方或护筒周围冒浆时，应停机。采取相应措施处理后再进行施工。

（6）、清孔

1）冲孔深度达到设计标高后，应对孔深、孔径进行检查。

2）当按设计要求冲击成孔后，采用正循环工艺清孔，一次清孔采用橡胶管绑在钢丝绳上，并置换泥浆低泥浆比重，一次清孔过程中要上下提拉冲锤，一般提拉锤的高度为1～2m，主要是在孔内形成一个活塞运动，采取这样的方式可以加快孔内的岩碴排出孔外，防止二次清孔因沉碴过大而难以清理。

3）在吊入钢筋骨架后，灌注水下砼之前，应再次检查孔内泥浆性能指标和孔底沉淀厚度，如不能满足要求应进行第二次清孔。

4）二次清孔在导管下放完毕后，利用导管进行，二次清孔泥浆比重应控

制在1.1～1.2。在清孔过程中应注意泥浆的置换时间。清孔达到要求必须开灌混凝土，二次清孔的时间不宜过长，防止泥浆循环时间过长泥皮过厚造成桩身出现质量问题。清孔后泥浆指标为：相对1.03～1.1，粘度17～20pa.s；含砂率＜2%。

（7）、钢筋笼制作和安装

1）钢筋笼现场制作，将所需的各种钢筋调直，检查无局部曲折及其它任何缺陷，经检测试验合格后使用。钢筋按图纸所示弯曲，钢筋的弯制和末端的弯钩符合设计要求。钢筋接头采用双面焊接，焊接长度不小于5d,并按规范要求错开接头位置。在一次清孔结束后，采用吊车或冲击钻机下放钢筋笼，钢筋笼在井口焊接。焊接长度为单面焊10d，同一截面接头不得超过50%,且接头相应错开35d距离且不小于50cm。

2）钢筋笼下放前必须在钢筋笼外侧加保护层，保护层制作要求必须执行设计。钢筋笼保护层采用钢筋笼制作的保护层。

3）安放钢筋笼时候，必须按规范先采用探察后才可安放钢筋笼，使用吊车安装钢筋笼时必须对准桩位中心点慢速下放，不得强行插入。钢筋笼下放到设计位置必须立即固定。

4）在准备安放钢筋笼的同时，要按设计安装好三条检测管。检测管的安装必须做到密封保证无漏水或漏泥浆的状态。

（8）、安放导管

导管采用５mm无缝钢管制作，直径280mm，导管本身有完好的密封性，导管分节拼装，法兰连接，中间设置止水垫。导管安放时应居中垂直，下放到距离孔低0.3m左右。采用导管二次清孔时必须上下提拉活动导管，一般提拉高度1～1.5m。

（9）灌注水下混凝土

1）水下灌注混凝土是成桩的关键，是桩身质量的保证。灌注前施工人员应从思想上高度重视，在准备工作和技术措施具备后，方可开始灌注。

2）灌注前要对清孔后的孔底沉碴进行测量（用测绳），满足设计要求后才可以灌注。

3）砼采用拌合站生产的混凝土，混凝土强度等级为水下C25，混凝土搅拌运输，坍落度控制18―22cm，使用导管水下灌注。

4）下导管前，先将球或用编织袋内装灌桩混凝土塞严导管下口，用钢丝绳从导管内引出。灌筑首批混凝土时，用卷扬机提前钢丝绳。

5）导管上部连续的接的料斗容量必须计算准确，首批灌注混凝土数量以超过计算满足导管初次埋深（大于等于1m）和填充导管底部间隙的需要（约为0.4m）。

6）在灌注过程中，导管埋入混凝土的深度应控制在2―6m为宜（不宜超过底管长度），在灌注过程中必须保持连续性，按灌入量采用测绳重锤测量混凝土面的位置，防止导管拉出混凝土面，造成断桩。

7）混凝土在拌和站运至灌注地点时，应检查其均匀性和坍落度等，如不符合要求，应进行第二次拌和，二次拌和后仍不符合要求时，不得使用。

8）首批混凝土拌和物下落后，混凝土应连续灌注。

9）为防止钢筋笼骨架上乳，当灌注的混凝土顶面钢筋骨架底部1m左右时应降低混凝土的灌注速度。当混凝土拌和物上升到骨架口4m以上时，提升导管，使其底部高于骨架底部2m以上，即可恢复正常灌注速度。防止和处理钢筋笼上乳可采用如下措施：a)、钢筋笼的顶端若在钢护筒范围内，可将其

焊到钢护筒上；若在钢护筒以下，则可用钢管套在钢筋上顶压。b)、当导管底端接近钢筋笼底端时，适当放慢灌注速度，并控制好导管的埋深，以减少混凝土的冲力。c)、尽量缩短混凝土的整体灌注时间较长时，应采取措施延长混凝土的初凝时间。d）、若发现钢筋笼有上浮现象，除了采用钢管套在钢筋上顶压以外，还应提升导管，注意导管的埋深，并放慢混凝土浇灌速度。利用真空泵采用反循环施工对桩孔底部沉渣进行清孔，防止桩底沉渣过厚或桩底混浆沉渣过厚。

10）在灌注过程中为保证混凝土的质量，必须控制好施工时间，确保首批灌注的混凝土初凝时间不早于灌注全部混凝土的完成时间（在设计配合比时，已考虑加入缓凝减水剂）。

11）当灌注砼量预计接近桩顶时，应经常检测混凝土面高度，控制超灌量高于设计桩顶标高0.6～1.0m即可，以免造成不必要的浪费。

12）截桩头：将桩顶混凝土质量不良部分，人工用风镐凿除。

13）桩的检验：按规范及合同要求，对灌注桩进行无破损检测，并根据监理工程师的要求进行桩的其它检测。

附图1

钻孔桩施工工艺框图