1工程概况
郑州市农业路快速通道工程中，西三环段互通立交西起雄鹰东路，东至电厂西路，设计范围为西三环XSHK0+~XSHK1+.81，农业路桥梁桩号K0+45.57~K2+.71。工程内容主要有农业路主线高架桥、8条互通立交匝道、主线上下桥匝道2条、地面西流湖桥加宽改造、西三环人行天桥改造、地面道路施工等。施工范围内桩基根、承台个、墩柱及桥台个、混凝土连续梁60联、钢箱梁6联、预制小箱梁68片。主体结构混凝土约21.8万m3、钢筋3.25万t、钢箱梁t。
根据场地野外钻探、现场鉴定和原位测试结果，发现西流湖区域湖底伴有较明显的淤泥堆积现象，主要地层分布如下。第1-2-1层：0~9m为第四系全新统淤泥（Q4l）；第5-1-1层：9~12m为第四系上更新统粉土（Q3-3a1+p1）；第5-1-2层：12~30m为第四系上更新统粉土（Q3-3a1+p1）。
场区地下水按含水层性质及埋藏条件可分为孔隙潜水和孔隙承压水两种类型。潜水一般埋藏于地表下2~60m范围内，潜水受大气降水补给，水位变化主要受季节性降水和灌溉的影响，水位变化幅度为1.0~1.5m。西流湖含水层岩性主要由淤泥、粉土、粉细砂组成，水化学类型属低矿化度重碳酸钙型水。因河流淤泥层较厚，钻孔灌注桩施工过程常伴随塌孔、倾斜现象，施工进展缓慢，不得不采取黏土回填、静止10d或以上时间稳定土层等措施反复处理，然后重新钻孔施工，极大影响了桩基施工效率。
对此，通过加长钢护筒的方式改善软基地质条件，将钢护筒打入土层指定深度处，从而达到防水、防水、挡土的效果，为西流湖区桩基施工稳定性提供保障。西流湖区施工条件欠佳，传统放坡开挖方式在实际应用中缺乏可行性，难以保证边坡的稳定性，项目部围绕现阶段较主流的处理方案展开对比分析，最终选择钢板桩支护施工方式，所用的拉森钢板桩宽度适中，兼具防水、防砂等多重特点，可营造安全的施工环境。
2软土地基的基本特点
（1）触变性和流变性。软土地基对道路施工质量的影响较为明显，具有触变性与流变性的特点，若缺乏合适的加固施工技术，在外界因素的共同工作下易导致软土松动甚至整体崩塌，严重威胁施工场地的安全。因此，有必要选择与软土地基特质相适应的加固施工技术，巩固软土基础，使其在施工以及后续使用期间维持稳定，以免发生安全事故。
（2）空隙大、天然含水量高。软土组成中黏土和粉土的占比相对较大，此类土粒带有负电荷，空气中的水分具有正电荷的特点，因此两者相互吸引，大幅了降低土料的粘性，导致土层的空隙明显偏大。此外，软土地基的含水量相对较高，对桥梁桩基施工造成一定阻碍。
（3）防剪强度偏低。相较于常规土层而言，软土地基的土壤颗粒并不具有紧密结合的特点，其存在较大的空隙，在此条件下承载能力明显不足。对市政桥梁工程地基承载力造成一定影响，难以保证施工作业的安全。
3市政工程中软基加固施工技术的应用问题
（1）软基强度低。市政桥梁施工过程中，地基加固为基础内容，软基的土粒带有负电荷，此物理特性导致其能够持续吸收空气中的水分子，大量水分聚集在土粒表面，从而出现水分含量持续增加的情况，软基的黏结性较差，总体来看较为松软。此外，软基内分布有石子、植物根系等，其普遍缺乏稳固性，降低了软基的强度。
（2）沉降现象。市政桥梁施工中，在遇到软土地基时易发生沉降现象，此时地基基础结构的稳定性不足，若软基发生沉降将严重破坏道路结构的完整性。软土的强度不足并伴随使用时间的延长、持续性的车辆碾压，将会加剧基础的不稳定性，加之外力的作用，地质结构更容易发生变化，存在施工平台塌陷的风险。
4加长钢护筒施工技术
4.1设备选型
钢护筒应深入到软土地基内并维持稳定，为确保钢护筒顺利打设到位，本工程选用性能较好的日立ZXH液压振动锤式打桩机，其最大臂长15m，正常施工条件下单次打入深度可达到12m。
4.2钢护筒材质选择
钢护筒为软土地基加固中的重要装置，市政桥梁桩基施工中大多使用到钢护筒，若要实现循环利用，则必须确保钢护筒具有足够的强度与刚度。对此，选用3cm厚的钢板材料，按照设计要求制得钢护筒，其直径略大于设计桩径20cm。从现场软土地基的实际情况来看，钢护筒只有在沉入持力层后才具有足够的稳定性，对此选择的钢护筒长度为6m、9m、12m，并增设2节3m长的节段，以便根据施工需求灵活加长。
4.3加长钢护筒打设
做好桩基定位工作并设置护桩，配置高精度的测量仪器，及时检测钢护筒打设过程中的垂直度情况，借助外振动锤的压力和钢护筒的自重有效下沉。对于打设期间受阻的情况则要合理调整振动频率，既要确保钢护筒可下沉到位，又要避免周边地层受扰。钢护筒下沉过程中加强监测，若产生的偏差超出合理范围则及时调整打桩机工作状态，保证钢护筒全程都维持垂直的空间关系。
4.4加长钢护筒打设的技术要点
钢护筒打设期间受阻而无法完全触底时，应检测露出地面的高度，若仅存在微量的露出现象则借助旋挖钻机清理，掏出孔内的砂粒，经过掏孔后再利用打桩机逐步向下打设，当钢护筒触及到硬岩且无法再次下沉后方可停止。若12m长的钢护筒在完全打设后底部并未接触硬质岩层，应通过焊接的方式在钢护筒顶部连接钢护筒（选用的是预先准备好的3m节段），随后再次向下打入。
4.5桩基垂直度控制
钢护筒的长度较大，其在地层中所接触的地质条件具有差异性，若由软土部分过渡到坚硬岩层，此时则要高度注重对桩基垂直度的控制。旋挖钻机持续向下钻进，当其达到护筒底部时则要在前阶段的基础上放慢钻进速度，加强对旋挖机钻杆的检测，掌握垂直度的实际情况，每完成一次钻进作业后都要及时检测，若存在偏差则调整到位。桩基成孔后选用专用检孔器做好桩基成孔质量检查。
4.6成孔
通过钢护筒的作用可有效避免塌孔现象。在钻进过程中应根据地质情况调整钻机的钻进速度。在黏土层内，钻机的进尺控制在80cm/次~90cm/次旋挖；在砂土层中控制在40cm/次~50cm/次旋挖；在淤泥层中控制在20cm/次~40cm/次旋挖，此外钻杆的提升速度控制在0.75m/s~0.80m/s。现场地质条件复杂，若旋挖钻机在向下钻进的过程中遇到中风化硬岩层，此时钻进难度明显加大，为在短时间内快速钻进到指定位置，首先可使用1.0m的小钻头掏孔，当达到设计深度要求后恢复至标准钻头扩孔，此方式可有效缩短成孔时间，并解决了钻头剧烈磨损的问题。
4.7清孔
清孔方法：在导管顶部安装一个弯头和皮笼，用泵将泥浆通过导管向孔底输入新鲜的泥浆以置换孔底的含沉渣的泥浆，并使孔内泥浆携带着孔底的沉渣排出孔外的泥浆池中。因河流地层含水量较高，此处要求降低泵新鲜泥浆置换速度，以保证孔壁稳定。清孔标准：孔深达到设计要求，孔底泥浆密度控制在1.03~1.10，黏度控制在17~20s，含沙率＜2%，复测沉碴厚度在mm以内才能灌注水下混凝土。
4.8水下混凝土灌注
到场每车混凝土灌注前检测混凝土出场、入模的坍落度和出场、入模温度，坍落度应在~mm之间，温度应在5℃~28℃。灌注中，每车混凝土灌注完成或预计拔导管前量测孔内混凝土面位置，以便及时调整导管埋深。正常情况下导管埋深一般要求控制在2~6m之间，为了减少河流区域桩基浇筑过程水下混凝土面上升速度快慢对地层的扰动，此处要求导管埋深严格控制在5~9m之间。
4.9加长钢护筒起拔时间的控制
钢护筒长度和自重都相对较大，为确保在结束混凝土的灌注作业后能够将其有效拔出，则必须做好混凝土灌注的工艺控制工作，遵循连续性灌注的原则，尽可能缩短中间间隔时间，否则在浇注时间过长时混凝土发生凝固，钢护筒拔出难度将明显加大。完成混凝土灌注作业后初期缓慢起拔钢护筒，及时启用液压振动打桩机，采取低频振动的工作模式，从而减小钢护筒和混凝土的粘结力，随后逐步加大振动频率，直至钢护筒被完全拔出为止。
5结语
市政桥梁施工中干扰因素较多，在遇到淤泥、流沙等软土地基等特殊施工条件时将明显加大施工难度。因此，施工人员要准确掌握软土地基的实际情况，以此为依据采取相适应的加固施工技术，从而优化软土地基的路用性能，为现场施工创造良好地质条件，确保工程整体施工进度和施工质量。
作者：聂威
本文刊发于《中国高新科技》杂志年第20期
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