软土地基上的硬道理

五、软土地基上的硬道理

在我国沿海、沿河、沿江、沿湖地区，及山间盆地都广泛地分布着不同类型的软土，其主要特点是地基承载能力低，荷载作用下变形较大，给高速公路建设带来了许多质量问题。

软土地基一般具有天然含水量高、强度低、渗水性差及压缩性高等特点，其承载能力不能满足工程设计要求，特别是在桥头、涵洞两端，经常因地基变形而使路基形成梯次，对安全行车不利。

为了确保路堤稳定、安全行车，对软地基进行处理很有必要。各种软土地基处理技术不断地运用到土木工程的各个方面，带来了巨大的经济效益和社会效益。我国地基处理水平不断得到提高，总体上正在接近世界先进水平。

近几十年来，我国在引进国外比较先进的软土地基处理方法的同时，逐步发展了符合我国国内具体工程地质条件的软土地基处理方法。从国外引进和发展了高压喷射注浆法、振冲法、强夯法、深层搅拌法、土工合成材料、强夯置换法、EPS超轻质填料法等许多地基处理技术。

现有的软土地基处理方法中，有的技术已比较成熟，在实践工程中得到了广泛的运用；有的处理技术还不是很成熟，工程施工处在探索阶段；有的处理方法还处在技术研究阶段，没有在实践工程中加以运用。

地基处理技术发展不可避免地存在一些有待于继续研究解决的问题，主要有：未能因地制宜合理选用处理方法，在合理选用地基处理方法方面有时存在一定的盲目性；不能正确评价每种地基处理方法的适用性。人人都承认每种地基处理方法都有一定的适用范围，但遇到具体问题就会盲目扩大其应用范围，对这种情况施工单位更应注意；施工单位素质差，影响地基处理质量。这方面最典型的例子是搅拌桩施工；施工机械简陋影响地基处理水平和质量；地基处理理论落后于实践；不少施工方法缺乏完善的质量检验手段。

宁波地区地貌类型简单，地势平坦，平均海拔在2.0米左右，主要为滨海湖沼淤积平原，属于亚热带季风气候区，极端最高气温为39.1℃，极端最低气温为-9.3℃。

宁波区域雨量充沛，年平均降雨量1200—1400毫米。沿线地下水丰富，表层地下潜水埋深0.3—1.0米。

绕城高速公路全路线经过路段除表部分布有厚0.5—2.2米的塑状粘土、亚粘土外，其下为流塑状厚度12—40米的高压缩性软土地基。

宁波软土具有典型的海绵结构和层理结构，这主要是由宁波的地理位置和软土地质成因所决定的。土层分布在垂直方向上分选性明显。

从灵敏度方面看，宁波软土属于中等灵敏度，属灵敏性土。另据研究表明，宁波软土严重受扰动后强度可降低70%—80%，给施工带来相当大的难度。

宁波软土还具有应力、应变状态随时间变化而变化的特性，即流变性。经长期变形破坏的土体，其抗剪强度仅为一般抗剪强度的40%—50%。

最早进入绕城高速公路施工，遇到软土地基的是西段第七合同段。

第七合同段工程包括绕城高速里仁堂互通枢纽，甬金高速部分。项目所在地区地势低洼、河流纵横、地表植被均为水田，属于典型的软土地基。

项目部在总结以往经验基础上，针对宁波绕城项目和地段的地质状况，对软土地基的处理，有了新的方法。

填筑施工按路基全宽纵向水平分层填筑压实方法施工，逐层向上填筑，每填一层经过压实符合规范要求后，再填筑上一层。在装运填料措施上，当填料含水量过大，可采用翻松晾晒的方法，降低含水量。碾压原则为先两边，后中间，先静压，后振压，再静压。行间横向重叠0.3—0.5米，碾压区段间纵向重叠2.0米以上。

检测验收路基压实时，按规范要求用测试仪器进行自检，将检查结果汇总分析，并将评价结果及时反馈给现场工作人员，及时调整，确保路基压实质量。当各项指标经检查均满足要求，报验合格后，转入下道工序。按软基处理的要求对路基进行沉降等观测，严格控制填土速度，直至达到填土高度。

路基填料采用挖掘机、装载机装车、自卸汽车运输至填筑地点，卸料时严格控制松铺厚度。每层填料铺设的宽度，靠路基边坡每侧超过路基设计宽度50厘米并要提前考虑堆载预压沉降对路基宽度的影响。每层填土厚度根据试验段结果和甲方批准的厚度进行。填土路堤分几个作业段施工，两个相邻段交接处不在同一时间填筑时，先填段按1:1坡度预留台阶，如两段同时施工，则分层相互交叠衔接,搭接长度大于2米。对压实设备无法破碎的大块材料，予以清出或破碎,破碎后的最大尺寸不超过设计要求，并均匀分布。不同性质的土应分层填筑，不得混填。

摊铺并使用推土机配合平地机进行整平。其顶部平整面应做成2%的双向横坡。为有效控制每层虚摊厚度，初平时用水平仪控制每层的虚铺厚度。

振动碾压采用振动压路机碾压，碾压遍数以试验路段所确定的参数进行。同时经常注意填料的含水量。当填料含水量较低时，及时洒水。

路基施工过程中，严格控制压实度，保证压实度符合规范要求。

保证路基宽度、标高及边坡符合设计要求；路堤填筑严格控制填土速度，当路基中心沉降量大于1.0厘米/日，水平位移大于0.5厘米/日时，应立即停止施工，防止路基失稳，待沉降及位移小于上述标准时，才能继续施工。

当路基高度小于极限填土高度时，填土速率可根据施工条件适当加快。当路基高度已超过极限填土高度时，应采用“薄层轮加法”组织施工，以观测资料判断路堤是否稳定，严格控制填土速率。

按设计要求进行监控测量，控制土方填筑速度，防止路基失稳。

做好取土坑的维护，按规范要求留好边坡，保证取土安全；留好取土坑内排水坑，保证取土坑中的积水得到及时排出。

路基填土根据含水量情况尽量做到随填、随摊、随压，并设置横坡以便排水良好，需要晾晒的填土，在合格后要尽快予以压实。

西段第三合同段在路基施工软基处理中成功运用排水板结合等载预压、预制管桩、CFG桩和真空联合堆载预压这四种软基处理技术。

第三合同管段内大部分为软基路段，软土层深厚且性质差，地层硬壳层薄或无；由于山体影响，部分路段土层左右厚度不一，稳定性差；路段内多为水田，并有河沟、水塘、鱼塘，途经5个村落。

面对复杂的地质情况和地理环境，按照施工设计，项目部根据不同路段情况先后成功运用了四种软基处理技术。

施工中，对于一般路段，项目部采用塑料排水板结合等载预压方法。为了保证排水板打设深度符合设计要求，项目部采用喷码刻度和电子测深双控制手段以控制深度。

为了保证质量，技术人员严格控制填筑进度，每填一层进行一次沉降观测,达到要求后才允许进行下一道工序。在填土高的桥头路段采用预制管桩，填土较高的一般路段和构造物路段项目部采用CFG桩提高路基的承载能力。

项目部还采用了有20多道工序的真空联合堆载预压方法。

真空联合堆载预压是先抽真空将土中已排至砂砾垫层的水通过埋设于砂砾垫层中的主管和滤管，输送到膜外抽真空装置的水箱内，等膜下真空度稳定在80千帕，保持7至10天，地基土达到一定强度时，及时在膜上堆载预压的一种软基处理方法。这种方法可充分发挥真空预压和堆载预压各自的优势，提高荷载速率，缩短工期，增大加固厚度，减少工后沉降。

施工中，项目部建立了24小时值班制度，要求技术人员进行24小时现场执守，并做好了原型观测和详细的记录。在铺设密封膜这一关键工序上,项目部还派专人穿软底鞋在膜上进行地毯式巡查，发现破膜及时贴补，杜绝漏气现象。

西段第六合同段采用的垂直排水法，也是比较典型的一种方法。

排水法是采取相应措施如砂砾垫层、排水井、塑料多孔排水板等，使软基表层或内部形成水平或垂直排水通道，然后在土壤自重或外界荷载作用下，加速土壤中水分的排出，使土壤固结。

在施加荷载时，软土中的土颗粒骨架和孔隙水应力共同承担静荷载产生的垂直应力，垂直排水法是通过垂直方向上的排水体和砂砾及排水边沟共同形成的排水体系，将软土中的孔隙水排出，从而使孔隙水应力随着时间的推移逐渐减少，土颗粒骨架承担的应力增大，直到间隙完全消失。土颗粒完全密实，软基得到了加固，使承载能力大幅提高。

形成通畅的排水体系，是垂直排水软基处理法的关键，而施工前期正是形成该排水系统的关键时期。同时，也关系到该软基处理方法的成败。

首先，应做好路基清表，为垂直排水打好基础。清表的关键有两条，其一是开挖纵、横向排水沟，构筑顺畅的排水系统；其二是形成1%的横坡，路表修出一定的路拱。无论哪条做得不好，砂砾垫层上去后就极易发生弹簧、翻浆等危害。

至于如何形成路拱，第六合同段的经验是，先用挖掘机清除原地表杂物，并人工清除残留的草根，待晾晒几天形成硬亮后，用小型推土机从路基两边往中央推，然后用挖掘机履带整体压实。

垫层采用砂砾，利用其水稳定性和颗粒之间存在孔隙的特性，将其作为排水通道，把塑料排水板提起的水排出路基外。因此，透水性能是一个非常重要的指标。

保证砂砾的质量，是路基工作的重中之重。采用试验室和现场双控的方法加强砂砾质量的管理，即试验室从料源开始抽检控制，现场监理要求施工单位将砂砾先备在路基中央，待检验合格后方可进行摊铺，砂砾质量得到了一定的保证。

砂砾垫层碾压时不宜震动，否则颗粒之间排列紧密，孔隙率减小，排水通道缩小，影响排水效果，且容易把路表的硬壳振碎，发生翻浆。

塑料排水板施工时，要严格控制间距与深度，桩尖与套管配合要适当，避免错缝，以防淤泥进入而增大塑料排水板与套管的摩擦力，使塑料板易带出。上拔套管带出淤泥时，及时清理，防止堵塞横向排水通道。

宁波绕城高速公路东段虽然99%路段为高架桥，但施工过程同样需要克服因软土地带来的困难。从桩基钻孔、浇筑到承台开挖、浇筑，以及采用满堂支架进行现浇梁、互通区匝道的施工，都需要克服软土地基带来的很多难题。

在施工过程中，各项目部针对标段内的实际情况，制订方案，通过邀请专家参与、调动广大员工进行科技攻关等手段，有效地克服了软土地基带来的种种困难，不仅圆满完成了施工任务，还为今后路基软基处理施工积累了经验。

甬江特大桥项目工程位于甬江水域深厚的软土地区，桥位处水文地质条件复杂，为进一步查明地质情况，验证施工组织方案及施工工艺，积累和总结必要的技术参数和施工经验，承建单位中交第一公局对其进行了主墩桩基础施工的工艺性试桩。

针对试桩过程中出现的问题，施工单位、监理通过分析问题、查找原因、研究对策，采取措施及时解决。通过试桩，公局取得了翔实的第一手资料，总结了相应的技术参数，为在软土地基上进行大桩径、深桩长的钻孔灌注桩施工作业积累了宝贵的经验。

大桥索塔承台基坑开挖时，由于施工地段软土性质差，对变形敏感，承台距离甬江防汛大堤近，在基坑开挖工程中要防止大堤的横向变形并注意沉降控制，基坑开挖时间又处于台风期，对正常施工带来影响，基于上述原因，需要进行科学的论证。为了做到万无一失，指挥部和项目部还联合邀请各方专家，对大桥索塔承台基坑开挖和施工组织设计方案进行论证、评审。

方案经过优化，基坑施工开始。通过钢管桩支护、喷粉桩防渗、坑底砌排水沟、设积水井、边挖边封底等技术措施，在基坑现场构筑了横向到边、纵向到底的立体防护体系，有效地防止了滑坡、管涌、渗水、土层扰动、高空坠落等安全隐患。

紧挨着甬江特大桥工地的第八合同段，克服了软土带来的难题，完成了对新周互通立交现浇箱梁的施工。

2010年8月25日，第八合同段施工人员经过十几个小时的连续轮班作业，清水浦大桥北仑侧引桥右幅最后一孔顺利浇筑。

清水浦大桥北仑侧引桥设计为2联6孔，高36米，每孔单幅宽20米、长45米，采用满堂式支架现浇施工。工程施工复杂，具有“高、险、难”的特点。

桥高36米，支架搭设也达到了34米的高度。每孔支架需要的钢管达1000吨。支架的重量加上模板和将要浇筑的混凝土的重量，那可不是小数目了。施工地段属于软土地基，于是如何让地表承载如此大的重量，成了项目部需要着手解决的关键问题。

项目部的做法是：精心布置，科学施工，舍得投入，以确保工程万无一失。

清理地表软基，填压80厘米厚的石渣，再摊铺上20厘米厚的混凝土，确保地基牢固可靠。其次，在支架搭设结构上做文章，每孔支架每8米设水平剪刀撑，每4档设竖向剪刀撑，外围4—6米再设剪刀撑，这样连为一体的支架牢固得足以抵御台风的侵袭。