特殊软土路基加固处理施工技术

摘要：针对土层严重液化、普遍涌水的特殊软土路基条件，通过CFG桩实践失败经验，总结预应力混凝土管桩的施工方法和优越性。

Abstract: Aiming at the conditions of special soft soil subgrade of serious soil liquefaction and general water gushing, through the failure experience of practice of CFG pile, the construction method and superiority of prestressed concrete pipe are sumed up.

关键词：CFG桩；预应力管桩；软基；加固方法

Key words: CFG pile；prestressed concrete pipe；soft foundation；reinforcement

中图分类号：TU528.041； TU528.044 文献标识码：A文章编号：1006-4311（2011）16-0098-01

作者简介：孙静（1974-），女，吉林省吉林市人，工程师，主要研究方向为桥梁工程；马江（1978-），男，辽宁铁岭人，工程师，主要研究方向为桥梁工程。

1 工程概况

新建哈尔滨至大连铁路客运专线辽阳至沈阳段新灯塔站路基工程总长2.019公里，设计行车速度350km/h，双线线间距5.0m。本段路基地势较为平坦，主要是填方，路堤最大填高8.04m。路基大部分处于冲积平原和局部的丘间洼地上,土质主要是第四系全新统黏性土和粉质黏土，地下水水位仅在地面下0.5m，地下水位较高。软弱地层在地面以下约5m～12m之间，承载力在80－100Kap之间，不满足路基承载力需要，需要进行加固处理。

2 施工方案及地质水文变化

本段路基设计加固方案为CFG桩。CFG桩桩径设计为0.5m、间距1.5m正方形及三角形两种形式布型式, 桩长25～30m，单桩承载力为800KN，共计布置CFG桩32424根836784延米。CFG桩采用长螺旋钻机成孔灌注施工工艺。

2.1 地质水文情况的变化 在DK345＋871处CFG桩施工时，当钻进至地下5m时，钻出泥土含水量很大、呈流朔状土，同时地面开始塌陷；当钻进至地下10-12m时，地表形成一个直径3.5m、深度约0.8m的塌陷坑，致使钻机严重向前方倾斜，造成安全隐患。随后改变施工顺序，采用隔桩跳钻施工工艺。在施工过程中又出现了窜孔现象。之后分别采取隔2、隔3桩跳钻施工顺序，并采取加强钻进及提钻速度控制等措施。在钻进施工时，同样发生了窜孔、扩孔、地面塌陷等质量情况，同时CFG桩混凝土灌注后1小时出现了桩体下沉、桩顶向上冒水情况，下部混凝土粗骨料和细骨料被冲刷的现象，导致无法正常施工。CFG桩在钻进过程中接连出现地表开裂、塌陷和下沉现象，并出现严重扩孔现象，增大了混凝土的使用数量，混凝土超灌量达到50%。对首段40多根桩体进行了低应变检测，检测结果仅有一根为Ⅱ类桩可用，其余均在5-7m处断桩，为不可用的Ⅳ类桩。

2.2 原因分析：经过现场反复取样试验，本段粉质粘土的塑性指数标准值11.6，比较接近于粉土（塑性指数

3 施工方案改进措施

针对这一特殊地质条件，项目部技术人员与业主、设计、驻地监理工程师共同研究解决办法，制定了多项路基加固处理方案。

3.1 采用干粉水泥搅拌桩、间隔施做CFG桩加固方案 在DK346+010.35m～DK346+025.35m段选取了15m×15m范围试验段。先按间距1.5m、桩长12m交叉施工水泥搅拌桩，其后在设计桩位施钻CFG桩。水泥搅拌桩＋CFG桩布置图如图2所示。在此段增加水泥搅拌桩100根。采用水泥搅拌加固后，施钻CFG桩过程中地面无明显塌陷，但在CFG桩灌注提钻过程中仍有大量地下水涌出，并且在混凝土灌注完成约1.5小时后，地下水开始由桩顶外冒。对CFG桩的检测结果均为断桩、方案失败。

3.2 辅助采用井点（管井）降水施工方案 在施工中出现问题较多的DK346+040-DK346+060一段做为试验段。在此段内增加井点降水井的方法，预想降低地下水以缩小涌水压力、减少软土缩性。井点降水平面布置图如图3所示。降水井采用直径0.5m、间距20m、深15m的无砂混凝土管。抽水采用自动控制潜水泵。所有降水井同时进行施工降水作业，设想地下水位控制在-12m以下。经过连续不断的抽水，每井、每小时抽水量由最初的3.1m3下降到2.1m3，中间观测井水位变化由原来的井口下2.2m下降到2.31m，地下水位下降缓慢，达不到施工预想效果，降水失败。

3.3 实施加大间隔跳打施工方案 针对窜孔现象，将原隔一、二跳打，增加到隔三、隔4跳打CFG桩方案。开始实施一周没有发生窜孔现象，之后陆续发生一些串孔事件。

3.4 用预应力静压管桩代替CFG桩施工方案 经过前3项的不同改进施工方案，CFG桩的质量检测结果还是不能达标。在工期面临紧迫的前题下，项目技术组召开专题会议研究，经过业主哈大公司的批准，决定采用预应力混凝土管桩代替CFG桩施工方案。首先选择在DK345＋869～DK346＋230段路基段施工预应力混凝土管桩。用桩径40cm、壁厚9cm、强度C90混凝土预应力管桩代替CFG桩，间距2.0m，正方形布置，预应力管桩采用静压法施工。预应力管桩施工时由路基中心线向外隔桩跳打，第二次进行隔隔桩跳打时在相邻桩打入后一定时间、孔隙水压消散到一定程度后进行，避免发生地面隆起、挤桩等现象。采用预应力管桩完全解决了CFG桩的断桩、冒水问题。

4 施工小结

①在地质土层严重液化、特殊水文地质条件下，通过对预应力管桩进行单桩静载试验，管桩承载力为960KN，较原设计CFG桩的800KN高很多，完全可以代替CFG桩使用，并且效果优于CFG桩。②预应力管桩施工速度快，可以大大缩短工期。③预应力管桩成桩质量好，质量有保证。