王世忠

(阳曲县村镇建设管理站，山西阳曲 030100)

随着城市道路桥梁工程项目的不断增多，软弱地基处理的方式方法变的越来越重要，软弱地基处理的好坏，直接关系到工程建设的质量，因此提高软弱地基处理方法具有重要的价值和意义。

1 工程地质及水文概况

某大型互通立交工程位于快速路与环线道路交汇处。场地地形平缓，场地标高介于785.52 m～789.96 m之间。根据地方志记载，该区为有水湖区，为多年沉降区，40多年来地面已经累计下沉4.1 m，平均每年10 cm。根据进场后开挖的地质探坑和旋挖钻机钻孔资料显示，全区潜水发育，埋深0.5 m～2 m。地基土各层的岩土性状如下:①层杂填土(Q2ml4):呈杂色，由砖块、粗砂、碎石等建筑垃圾组成，局部混少量生活垃圾。该层土结构松散，组成杂乱，工程性质差异大，埋深0 m～0.8 m。②层淤泥质粉质粘土、粉砂，流塑，上部含少量有机质，中下部土质相对均匀，σ=40 kPa(实测)，埋深0.8 m～17.4 m。③层粉土:软塑 ～硬塑，褐色，常混大量粉质粘土，局部常变相为粉质粘土，埋深17.4 m以下。

2 前期试验段不同施工方法效果分析

通过前期桥梁试桩发现，立交桥区范围内原地表以下0.8 m～17.4 m均为流塑淤泥质地层，先后进行6次试桩均未成孔，后经过多次专家论证和试验，最终采用20 m钢护筒穿软弱层，才解决了桩基成孔难题。为解决立交区域道路软基加固的问题，初步拟订分阶段采用干插1 m，3 m片石和水泥搅拌桩三种加固措施，并在施作试验段进行验证。

第一阶段在主线墩和匝道墩间的空地干插1 m片石施作了第一段示范段。施工前先揭除原地表的杂填硬壳，再分2次干插片石，每层填筑50 cm，第一层采用挖掘机履带碾压，第二层采用22 t振动压路机碾压。从碾压效果看，换填片石后地基仍存在较严重的弹簧现场，碾压前和碾压中沉降差达20 cm，碾压过后又恢复到原标高，处理后的地基刚度远不能满足规范要求。

第二阶段在此区段内继续以干插3 m片石施作了第二段试验段。试验段基槽开挖深度3 m，开挖过程中基坑不能自稳，随挖随塌，必须边开挖边回填片石保持挖掘机稳定。但抛填的片石很快与槽内泥浆混合为泥石，具流动性，不能自稳。到顶碾压时仍然表现为弹簧现场，试验亦不成功。

第三阶段施作了水泥搅拌桩加固试验段，分别采用1 m×1 m，1.2 m ×1.2 m，1.5 m ×1.5 m 桩间距，施工桩长14 m ～18 m。施工过程中通过桩机电流值判断土层软弱程度。钻进过程中显示0 m～14 m电流数值在80 A，至20 m电流增强到100 A以上，证明土层承载力有所提高。具体复合地基承载力能否达到180 kPa要通过复合地基承载力试验验证。但对于此类复杂软基区域如何能够有效控制工后沉降尚无法确定。

3 预应力混凝土(PC)管桩加固软弱地基

近些年PC管桩加固软土路基的应用在铁路、公路项目中不断增多。该种桩型单位承载力造价是各种桩型中较低的，同时能有效控制工后沉降，适合大型互通立交工程区的特别软弱地基加固。

3.1 工艺原理

PC管桩为端承摩擦桩，底部打入持力层，顶部设置扩大桩帽，桩帽顶铺设褥垫层传递来自上部的荷载，结构详见图1。根据承载力要求，地基加固一般采用φ50 cm管桩，桩间距可设置成1.2 m ×1.2 m，1.5 m ×1.5 m，2.0 m ×2.0 m。褥垫层可设计成15 cm碎石+5 cm中粗砂+土工格栅+5 cm中粗砂+15 cm碎石的复合结构，最终PC管桩与桩间土构成复合地基共同受力。

图1 PC管桩结构详图

3.2 施工工艺流程

预应力混凝土管桩可采用PC-A500(100)型，混凝土强度等级C60，桩外径50 cm，壁厚10 cm。桩帽采用C30混凝土现浇。预应力混凝土管桩采用打入法施工，施打采用D62-22筒式柴油打桩机，施工工艺流程见图2。

3.3 施工方法

1)准备工作。根据现场地面实际条件及土质情况整平地面，挖除树根，坑沟槽填土夯实，场地具备三通一平的施工作业条件。

2)施工放样。采用全站仪准确测设出线路中心线，定出桩位，测设标高，确定打入深度。按要求引放和埋设护桩，护桩远离桩位，标识明显、准确。对所测设桩位进行检查和复核，误差均不超过下列数值:桩的纵行和横行轴线位置为2 cm以内，单排桩轴线位置为1 cm以内，对测设好的桩位用钢筋头钉出中心位置，并用白灰划出与桩径相同的圆。

3)打桩机械。采用D62-22筒式柴油打桩机。桩帽选择适宜，构造坚固，垫木易于拆换和整修，其尺寸与锤底、桩顶及导杆相吻合，顶面与底面均与中轴线垂直，并附有挂千斤绳的耳环，以便起吊;桩帽与桩周围的间隙为5 mm～10 mm，弹性衬垫采用胶合板加工制作。送桩器采用自制套筒式钢送桩器，其长度为2 m。

4)桩机就位、提升管桩。桩夹平稳地夹设在打桩部位，钢缆拉牢。打桩机就位时，对准桩位，垂直稳定，确保在施工中不倾斜、移动。

图2 施工工艺流程图

5)打桩。桩的打入原则是重锤低击，确保桩的顺利打入。

打桩前，两个锤球成90°方向观测校正桩的竖直线，保持正确的垂直轴线，以避免桩头受到偏击，在打桩开始时，可通过移动打桩机校正桩的垂直度，管桩一经打入地下后，不能再从桩头上或从接近桩头处来校正桩的位置和方向，以免桩受到损坏，须拔出重新定位。

稳桩，桩尖插入桩位后先用锤体静压，静压完毕后，先低锤击一、二次，桩入土一定深度后，再使桩垂直稳定，用两个锤球纵横双向校正。随着桩入土深度增加、阻力增大，正常锤击。

沉桩，开始时或进入软土层时，由于土层阻力较小，应降低桩锤的锤击速度，以免产生致裂拉应力。穿透中间硬层时调大桩机的档位以减少管桩的锤击数量。按照原设计的深度打入管桩，当桩尖进入持力层的深度未达到设计要求但最后三阵贯入度的平均值小于20 mm时，按规范要求为防止将管桩打坏，也应停止锤击。

PC管桩总锤击数不宜超过2 000击，最后1 m沉桩锤击数不宜超过250击。为了降低打桩应力，采用重锤低击的方式。打桩时，保证桩锤、桩垫和管桩在同一条直线上，不偏心锤击并及时更换桩垫，保持桩头完整。打桩一开始直至结束，使用两个锤球在成90°方向同时观测，以确保桩的稳定打入。

接桩作业，单桩成品长度为6 m～12 m，打入过程中均要进行接桩作业。

沉桩完毕后立即进行检查，确认桩身无问题后，移动桩机。

3.4 贯入度计算值的参考

铁路、公路、市政软基加固PC管桩施工的收锤标准不提倡使用贯入度。因为现行的设计及施工规范均对工民建工程有较强的适用性，目前几个常用的动力打桩公式计算得来的贯入度趋于保守，如果完全按贯入度控制，可能要增加设计桩长，势必造成不必要的浪费。

管桩的收锤是以桩端进入设计要求的持力层的深度为标准的。进入持力层的标志是贯入度明显的减小。

利用格尔谢凡诺夫公式计算两根试验桩的贯入度:

其中，n为桩及桩垫的材料系数，桩帽有厚纸层，取n=0.3;A为桩截面积，A=πr2=3.142×0.252=0.196 375;H 为落锤高度，第四档取H=300 cm;m为安全系数，取m=2;Rk为单桩竖向极限承载力;ξ为恢复系数，ξ=0.45。

3.5 桩体检测

沉桩完毕25 d后，对所试验管桩进行单桩静载荷试验和小应变或大应变检测。

4 加固方案合理性分析

立交桥区内干插片石处理后路基刚度远达不到设计和规范要求，不可行。采用水泥搅拌桩加固地基，必须要打入持力层，否则即便检查复合地基承载力满足设计要求，但桩体悬浮在淤泥层中，在受到反复动载的情况下桩体必定下沉，故本区内的搅拌桩应该打到18 m。搅拌桩水泥土的抗压强度只有1 MPa，承载能力有限。通过密布措施虽然能保证复合地基承载力要求，但无法施作桩帽，桩头截面小，桩间土面积大，一旦桩间土沉降一样会造成地基不均匀沉降，本区内0.8 m～20.4 m为含水量极高的流塑淤泥，一旦水土平衡遭到破坏，沉降是必然的。另外水泥搅拌桩钻机单机功率90 kW施工用电量大，本区线路内难以满足。水泥搅拌桩施工进度慢，单机日产300 m～500 m，并且废液很多不利于环境保护。在开挖桩头时很容易造成桩中部折断，造成断桩。软土地层中搅拌桩施工质量控制难度较大。

PC管桩虽然单桩造价高，但底部可嵌入持力层，可充分发挥桩体强度高的优点，桩间距可加大，总费用可控。桩顶可根据桩基承载能力大小做扩大桩帽，形成复合地基中以桩的承载为主体的受力模式，减少对桩间土的依赖，可有效控制工后沉降。所以综合比选，采用PC管桩加固该段软基更为合理。

同时需要说明的是，雨、污水管线位于辅道边，采用管桩加固地基将造成沟槽无法开挖，而采用搅拌桩却不存在上述问题。最终采用PC管桩加固主车道地基，采用水泥搅拌桩加固管道地基。

［1］齐春龙.软弱地基处理剖析［J］.山西建筑，2009，35(34):107-108.

［2］顾晓鲁，钱鸿缙，刘惠珊，等.地基与基础［M］.北京:中国建筑工业出版社，2003(15):200-230.

［3］JGJ 79-2012，建筑地基处理技术规范［S］.

［4］GB 50007-2011，建筑地基基础设计规范［S］.

［5］徐晓蕾，钱玉林.浅析软土地基处理方法［J］.西部探矿工程，2008(2):25-27.