软基路基处理沉管排水的施工工艺范文

摘要：

先排水后成桩新型软基处理技术是有机结合了传统的排水固结预压法和复合地基法两种软土地基加固原理而形成的一种新型软基处理技术。在理论分析及室内试验的基础上，通过现场试验，证明先排水后成桩新型软基处理技术的可操作性，确定了最终的施工工艺，为该新技术现场施工及推广应用提供参考。

关键词：

软基处理；沉管；排水；施工工艺

引言

目前传统的软土地基的深层处理方法有两类：一类为排水固结预压法，如打设塑料排水板等竖向排水体后堆载、真空预压等等；另一类为复合地基方法如预应力管桩、刚柔组合桩、水泥搅拌桩等。前者造价较低，但需要充分的预压和排水时间，须要较长的工期，且施工期与工后沉降大，沉降补方量较大，工后沉降往往不易控制；后者造价较高，特别是在深厚软基的情况下，造价尤其昂贵，沿海地区多数属于深厚软土，因此软基处理的费用居高不下。另外，因两类方法的处理原理不同，两类处理措施的交界处往往会出现较大的差异沉降。针对目前的软基处理技术现状及建设需求，研发一种既能降低软基处理的造价，又能根据工程进度控制或缩短工期，同时也能解决工后沉降及过渡问题的方法具有重要的现实意义。

1先排水后成桩新型软基处理技术概述

先排水固结后注浆成桩是有机结合了传统的排水固结预压法和复合地基法两种软土地基加固原理而形成的一种新型软基处理技术。其技术方案为：先在软土内打设竖向排水体，并在一部分竖向排水体内预埋注浆管，铺设砂垫层等水平排水层后，利用路堤等堆载（或真空）进行预压，使软土内的部分孔隙水排出，软土的强度得到较大的提高，达到一定的加固效果。然后对已预埋注浆管的排水体注入加固浆液，使排水体凝固成为刚性的桩体。地基的受力模式从预压固结受力模式转化为刚性桩（或称桩承式）复合地基的受力模式，可有效控制地基工后沉降。该技术通过将排水固结方法和复合地基方法巧妙结合，采用造价低廉的排水体先后起到排水固结和容纳浆液的作用，先排水预压后注浆排水体形成复合地基，对地基进行双重加固，保证了地基加固效果，工程造价也相对较低廉，并便于有效控制和缩短施工工期，以解决排水预压法的预压期长且较难控制和复合地基法造价高的问题。

2施工材料准备

先排水后成桩新型软基处理技术是采用高强编制型土工布缝制成直径为40cm的长布袋，布袋内灌装级配碎石（砂砾），并预留注浆管和排气管。土工布袋采用高强编制型土工布，要求纵横向抗拉强度大于80kN/m，断裂延伸率小于20%，有效孔径095为小于0.075mm。为同时满足强度和孔径要求，初步试验采用的布袋分为三层，里外两层是强度达到要求的编制土工袋，中间一层为孔隙达到要求的滤膜。桩体灌装采用未风化的干净碎石或砂砾，要求最大粒径小于50mm，含泥量小于5%，并具有良好级配。注浆管采用内径为30mm的钢管，钢管底部1米部分打设一定数量的出浆孔；排气管为同样直径的塑料管。注浆混凝土强度C15，浆体为水泥浆，用粉煤灰水泥或普硅水泥掺配粉煤灰配制，砂浆用砂粒径：＜0.5mm，根据C15设计强度要求进行配置砂浆。

3施工步骤

3.1施工前准备工作

根据现场情况，将场地进行平整，清除表面障碍物。如遇软土地基无法承受桩机设备，应先将土层表面用碎石铺垫，以便施工设备就位及灵活移机。根据设计图，确定桩位轴线和桩位点，用覬12钢筋插在桩位中心点上，并撒上白灰做明显标记。桩位偏差小于±2cm。

3.2成孔设备就位

将预制好的混凝土桩尖，埋置在桩位中心点上。根据桩尖位置，进行成孔设备就位。成孔设备就位后应调整平稳，施工作业人员应从成孔设备正面与侧面两个相互垂直方向，采用吊锥线或利用水平尺进行垂直检查，保证机具垂直，并将桩管对准桩尖上部凸块，卡入桩尖。

3.3桩管下沉至设计深度

成孔开始时，先慢后快，同时检查成孔的偏差并及时纠正。在成孔过程中发现机具摇晃或难进时，应放慢进尺，防止桩孔偏斜、位移和机具损坏。成孔时作业人员应随时检查机具成孔时的垂直度，发现偏斜及时进行调整，以保证桩孔的垂直度。成孔深度应满足设计要求，可利用在成孔设备立柱上施划尺寸标记或其它方法进行施工深度控制。

3.4下土工布袋及注浆管

先在土工布袋底部灌入30cm高的碎石，沉管就位后，下放土工布袋到桩底，在投料口处将布袋剪开设置投料口，然后将套好对中环的注浆管下放到管内。注浆管就位后，用木塞塞住钢管口，防止投料过程中碎石进入注浆管中。

3.5灌装碎石，振动拔管

在投料口固定土工布袋袋口，将专用投料导向器插入桩管投入口，并卡住土工布袋袋口后，向投料导向器中投放碎石，直至灌注到土工布袋袋口，然后振动拔管直至将沉管拔出地面，拔管速度宜控制在1.0~2.0m/min。

3.6移机就位

一根桩施工完成后，转移钻机到下一桩位。桩机移机至下一桩位施工时，应根据轴线或周围桩的位置对需施工的桩位进行复核，保证桩位正确。

3.7设置排气管，堆载预压

振动拔管后布袋中碎石进一步密实，须进行补灌碎石至桩顶标高，同时应在桩头埋设塑料排气管，并将注浆管与排气管沿路基横向引出到护坡道外侧。按设计要求铺设加筋碎石垫层后，进行填筑路基。路基填筑速率结合沉降、稳定动态监测进行控制。

3.8注浆

水泥采用42.5级普通硅酸盐水泥，水泥浆的水灰比控制在0.5-0.8，并可适当使用减水剂、粉煤灰等外加剂。现场试验证明采用水灰比为0.5水泥浆液注浆20分钟以内浆液从桩顶翻出。

4下一步研究内容及技术前景

结合专家及有丰富现场经验的工程师的意见，项目组对该技术每一步施工工艺进行了现场试验验证，解决了很多试验过程中遇到的问题，对当前施工工艺进行了不断的完善。例如：最初计划注浆管和排气管均采用强度较高的塑料管，但是在实施过程中发现，塑料注浆管在10米以下位置则被桩周土石料压扁导致后期无法注浆，因此将塑料注浆管改为钢管，并在钢管底部1米区域设置出浆孔；在现场试验中发现用塑料排水板中应用的滤膜代替无纺布无论在强度方面还是孔隙方面都效果更好。截至目前，该技术仍然存在很多有待进一步研究解决的问题，影响该技术现场有效实施的因素很多，结合不同的工程实际，可以单独设计研究各个材料的规格，例如土工布袋的材料、注浆管及排气管的材料和尺寸等，使该技术发挥其有效性的前提下进一步降低成本。因此，项目组将在接下来的研究内容中着重对不同规格材料之间如何组合，和如何结合灌装碎石料级配、浆液（包括添加剂）配合比、注浆压力等可变因素，确定最优施工方案方面进行进一步的研究。该软基处理新技术，能应用于公路、港航、水利、市政等工程，能大幅度降低工程造价，有效提高地基处理质量。通过本课题的研究，以形成包括设计、施工、质量控制等内容的成套技术，为该新型技术的成果转化和大规模的应用打下良好的基础。将填补技术空白，推动软基处理技术进步和发展，并取得较大的社会和经济效益。

参考文献：

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[3]丁光文，叶春林.布袋注浆桩在深厚层软土地基加固中的应用[J].岩土工程技术，2007，21（5）：239-242.

作者:郑旭 余以强 单位:浙江省交通运输科学研究院