舟山市金塘魚龍山疏港公路工程原設計采用雙向水泥土攪拌樁方案，經過前期試樁及淺部土層開挖情況反饋，結合現場實地勘察，并查閱相關地質資料，發現擬處理場地范圍內地質情況較為復雜，淺部土層中存在直徑不明、埋深不明、分布不明的塊石，攪拌樁無法正常施工，此外，場地條件亦多變，存在大量回填宕渣且分布不均的現象，樁機作業條件不理想，鑒于此，根據相關地基處理經驗及專業分析，特制定本工程軟基處理的專項解決方案。

一、工程概況及地形地貌

舟山市金塘魚龍山疏港公路工程路線總體沿規劃線位呈東西走向，起于濱海大道交叉口，沿龍王堂水庫向東與在建的北圍疏港公路（龍西路）平面交叉，構成金塘北部環島公路，路線全長2.063公里。

金塘島屬浙江省舟山群島西部的主要島嶼，東與舟山本島最近岸距6.25km，南與寧波北侖港相隔僅3.5km。面積77.35km2，島嶼東、北、南三面環山，耕地大部集中于島中部。

本工程位于金塘島瀝港鎮北部，線路主要穿越地段原主要為灘涂區（大部為淤泥質灘涂，局部地段為礁石灘涂）、局部為近海海域，近期經圍墾填海造地后形成新的濱海淤積平原區。

二、工程地質概況

2.1 巖土體情況

線路范圍內主要軟弱土層為第四系土層，主要有：

沖湖積層：廣泛分布于濱海淤積平原底部及中部，巖性以粘性土為主，局部含部分角礫及砂、碎石顆粒，局部夾礫砂薄層，厚度變化較大，一般0.5~15.0m不等。

海積層：廣泛分布于濱海淤積平原中部、上部，中部分布厚層粘性土，層厚一般約2.0~5.0m，具中~高壓縮性，上部分布厚層~巨厚層淤泥質土，層厚約3.5~20.1m，具高壓縮性，變形大，固結時間長的特點，性質差。

人工堆積層：其中分布于圍墾填海區的路段及其周邊堤壩、海堤、水庫、灘涂等處，主要為素填土等，成分以碎塊石為主、混礫砂及粘性土，水庫范圍內局部以粘性土為主，均勻性差，層厚約0.6~11.5m；其中位于吹填土堆積區，主要為淤泥質吹填土，均勻性差，層厚約2.0~6.0m。

由于本項目路基范圍主要由丘陵開山平整區、圍墾填海區和圍涂區組成，丘陵開始平整區和圍墾填海區內，既有圍墾場地采用宕渣填筑而成（由碎、塊石及部分角礫、粘性土等人工回填而成，碎、塊石強度較高，粒徑一般為10~30cm，******可達100~120cm，均勻性差），由于宕渣堆積時間（道路北側、魚龍大道交叉口處、終點段水塘等堆積時間不足4個月，其余路段已堆積一年以上）及沉降不同，其層厚0.6~11.5m不等，其下分布淤泥質粉質粘土（灰色，流塑狀，飽和，高壓縮性，含有機質及少量貝殼碎屑，局部為淤泥質粘土，均勻性一般；切面稍有光澤，韌性中等，干強度中等，無搖震反應，層厚3.5~20.3m）。

線路北側分布有淤泥質灘涂，地勢平緩，地形坡度一般在1~5°，上部為圍墾區吹填土（灰色，流塑狀、局部松散狀，飽和，高壓縮性，為淤泥質吹填土，含少量有機質，均勻性差，層厚2.2~3.0m），其下分布淤泥質粉質粘土。

2.2 地下水情況

勘察區地下水根據含水組地層巖性、地下水的賦存條件、地下水水動力性質，可分為松散巖類孔隙潛水，松散巖類孔隙承壓水和基巖裂隙水等。

松散巖類孔隙潛水分布于區域內的中上部土層，含水巖組為人工堆積的素填土與吹填土，海積的淤泥質粉質粘土，沖湖積的粉質粘土，補給面積較大，除素填土層透水性較好外其余土層透水性較差，素填土層整體厚度較大，故富水性較好。地下水和地表水聯系密切，主要受大氣降水和地形、水文地質條件控制，水位動態變化不定。

松散巖類孔隙承壓水分布于區域內的中下部，含水巖組為沖湖積的礫砂夾粉質粘土，埋深相對較大，厚度較大，透水性較好，富水性較好，地下水主要接受大氣降水隨地形接入滲補給及地下同層側向徑流的補給。

三、地基處理要點分析

本工程雖為新建道路，但由于前期工程建設需要，利用宕渣填筑了一定路幅寬度的永臨結合道路，本次設計在利用此道路的基礎上，再向灘涂區拓寬，本次地基處理的范圍也即為拓寬部分。原方案采用雙向水泥土攪拌樁處理，經試樁反饋，及現場查勘，由于前期大量宕渣填筑導致的擠淤效應，地基處理范圍內普遍分布有從原道路擠出的宕渣（塊石），攪拌樁施工無法開展，故原方案無法適用于本工程地基的現狀。

基于專注專業的精神，在提出新的解決方案前，需要對本地地基處理的目的進行分析：

（1）本次地基處理范圍位于吹填區邊緣，主要軟弱土為淤泥質土，屬欠固結土，工程性質差，若得不到有效處理，會極大影響路基安全。

（2）緊鄰本次新建道路外側設計有一條河道，因此，拓寬部分的路基需考慮靠河道側的穩定問題。

（3）本項目地層地下水情況較為復雜，且后期緊靠道路會開挖一條河道，綜合考慮路基功能，需要考慮地下水的潛在不良作用。

（4）本工程項目現場土層情況很復雜，土層中夾雜位置不明確的大直徑塊石，無論采用何種地基處理方式，都會對施工造成一定影響，此部分夾雜塊石的處置及利用應予以充分考慮。

四、比選方案設計——高壓旋噴樁

4.1 方案設計

基于以上分析，本次地基處理擬采用高壓旋噴樁復合地基，經對本項目巖土工程勘察報告的認真分析，結合上述地基處理控制要點及處理要求，擬采用的處理方案如下：

    表1 高壓旋噴樁設計參數表

樁長m	樁徑m	樁間距m	布置形式
5	0.6	1.2	正三角形
8	0.6	1.2	正三角形
9	0.6	1.4	正三角形
12	0.6	1.8	正三角形
15	0.6	1.8	正三角形

高壓旋噴樁采用二重管法施工，建議水泥摻量不低于25%，水泥采用42.5級普通硅酸鹽水泥，漿壓20~25MPa，氣壓0.7MPa，轉速15r/min，提速20cm/min，水灰比1:1。28天無側限抗壓強度不低于2.5MPa。施工時，因淺部地質情況復雜，夾雜有塊石，建議適當增加淺部樁長的噴漿量。

同時，由于臨近區為設計河道開挖區，考慮到河道開挖的影響，靠近河道區域設計加密處理，樁間距可適當縮小。

4.2 成樁機理

高壓噴射注漿法是利用鉆機把帶有噴嘴的注漿管鉆進土層的預定位置后，以高壓設備使漿液或水、（空氣）成為20～40MPa的高壓射流從噴嘴中噴射出來，沖切、擾動、破壞土體，同時鉆桿以一定速度逐漸提升，將漿液與土粒強制攪拌混合，漿液凝固后，在土中形成固結體，以達到加固地基或止水防滲的目的。

根據噴射方法的不同，噴射注漿可分為單管法、二重管法和三重管法，綜合考慮本工程實際情況，本方案采用二重管法施工。

高壓噴射注漿的成樁機理包括以下五種作用：

（1）高壓噴射流切割破壞土體作用。噴射流動壓以脈沖形式沖擊破壞土體，使土體出現空穴，土體裂隙擴張。

（2）混合攪拌作用。鉆桿在旋轉提升過程中，在射流后部形成空隙，在噴射壓力下，迫使土粒向著與噴嘴移動方向相反的方向（即阻力小的方向）移動位置，與漿液攪拌混合形成新的結構。

（3）升揚置換作用。高速射流切割土體的同時，由于通入壓縮氣體而把一部分切下的土粒排出地上，土粒排出后所留空隙由水泥漿液補充。

（4）充填、滲透固結作用。高壓水泥漿迅速充填沖開的溝槽和土粒的空隙，析水固結，還可滲入砂層一定厚度而形成固結體。

（5）壓密作用。高壓噴射流在切割破碎土層過程中，在破碎部位邊緣還有剩余壓力，并對土層可產生一定壓密作用。旋噴樁固結體情況圖1所示。

二重管法，又稱漿液氣體噴射法，是使用雙通道的二重注漿管，當二重注漿管鉆進到土層的預定深度后，通過在管底部側面的一個同軸雙重噴嘴，同時噴射出高壓漿液和空氣兩種介質的噴射流沖擊破壞土體，即以高壓泥漿泵等高壓發生裝置噴射出20MPa以上壓力的漿液，從內噴嘴中高速噴出，并用0.7MPa左右的壓力把壓縮空氣從外噴嘴中噴出。在高壓漿液流和它外圈環繞氣流的共同作用下，破壞土體的能量顯著增大，噴嘴一面噴射一面旋轉和提升，最后在土體中形成固結體，較之單管法，固結體的直徑明顯增加，最后在土中形成較大的固結體。

噴射注漿法的加固半徑和許多因素有關，其中包括噴射壓力P、提升速度S、被加固土的抗剪強度τ、噴嘴直徑d和漿液稠度B。加固范圍與噴射壓力P、噴嘴直徑d成正比，與提升速度S、土的抗剪強度τ和漿液稠度B成反比。加固體強度與單位加固體中的水泥摻入量和土質有關。

4.3 工藝流程

二重管法一般工藝流程均為：施工準備→測量定位→機具就位→鉆孔至設計標高→旋噴開始→提升旋噴注漿（噴氣）→旋噴結束成樁。

圖2 二重管法施工示意圖

五、現場施工解決方案

經現場實地勘察，地基處理范圍內除線路北部表現為較寬闊灘涂區外，其他部分均大部被回填宕渣覆蓋，部分區域灘涂面狹窄，樁機很難直接作業。且根據前述分析以及前期試樁及開挖反饋，線路范圍內廣泛存在散落的塊石，塊石直徑不明，分布位置不明，埋藏深度不明，鑒于此“三不明”情況，對地基處理的施工勢必會造成不利影響，需要結合地基處理的要求及現場地質情況優選******施工方案。

此外，線路走向除北部外，其余部分或多或少存在回填于表層的宕渣，占用了施工作業面，若再次開挖工程量較大，但直接施工亦較困難，需要采取專門的施工措施。建議對此類區域進行統籌整理，即對回填較薄區域進行清表處理，將宕渣開挖回填至其他宕渣回填較厚區域進行地基處理范圍內的標高不齊區域，進行作業面的整平（如圖4所示）。

    

圖4 局部開挖局部回填統籌整理示意圖

本次施工考慮三種解決方案，視實際情況可單獨實施，也可并行實施，目的在于達到滿足設計要求的地基處理效果。

5.1 正常施工避讓障礙物臨近補樁方案

即采用正常施工設備及步驟，當遇到土層中障礙物無法鉆進時，進行鉆機挪動鉆頭避讓的方法，在障礙物臨近范圍進行補樁，補樁密度以不減少單位面積設計工程量為原則，并且對于障礙物影響區域應著重處理，即障礙物上部進行整體噴漿加固，障礙物下部于臨近補樁時通過延長噴漿時間的方法盡量使得此區域得到加固。

①上部持續噴漿                                                                 ②下部延長噴漿

圖5 正常施工避讓障礙物臨近補樁方案示意圖

5.2 沖孔貫穿施工方案

即按照正常施工步驟，當遇到障礙物時，采用特制鉆頭，配合空壓機提供的高壓氣體，劈裂貫穿障礙物，然后依序進行施工。

圖6 沖孔貫穿施工方案示意圖

5.3 引孔施工方案

即先行采用工程鉆機進行引孔作業，然后再進行旋噴樁的噴漿施工。

①引孔作業                                           ②旋噴施工

圖7 引孔施工方案示意圖

以上三種施工方案僅為根據現場施工實際情況靈活參考的專項解決方案，因本工程現場地質條件復雜，可視具體情況確定施工方法。基于滿足地基處理要求的前提條件，兼顧經濟、高效、靈活施工的原則，建議在表層未回填宕渣的區域采用方案1直接施工，在部分表層被宕渣回填的區域，因再次開挖工程量較大，建議采用沖孔或引孔方案。

5.4 方案特點分析

（1）本項目主要的潛在不利土層為素填土、淤泥質粉質黏土，本方案除針對性的處理了此類特殊土層，特地對上部淺部地質情況較復雜部分進行了增加噴漿量，以求形成整體加固的效果，相當于在上部形成了超固結硬殼層，上部置換率大大提高，有利于提高承載力和控制沉降，針對本工程的特殊地質情況，可地基處理的效果是有利的。

（2）高壓旋噴樁采用二重管法施工，加固范圍大，對于本工程的復雜地質情況，可進行靈活的噴漿加固作業，******程度保證地基處理的效果。

采用二重管法高壓旋噴樁施工時，由于設計工作壓力很高，鉆桿帶高壓氣鉆入作業時，由于高壓氣體的劈裂作用，同時借助地下水流動通道，漿液順著孔隙通道流動擴散，由于二重管高壓力的漿液與氣流共同作用，二重管加固體積大，當遇到土質差、地下水富集等的情況時，二重管法的噴射范圍難以控制，導致加固土體連成一片，形成層式加固體。相當于為高壓旋噴樁復合地基提供了高強度硬殼層，改良了樁間土，復合地基效果比樁間土未加固要明顯，整個地基的處理效果應該可以得到有效保證。

圖8 二重管法施工地基處理效果假想圖

（3）本工程地基處理范圍臨近區為河道開挖區，需考慮到邊坡開挖對路基穩定性的影響，采用以上高壓旋噴樁方案，相當于對整個地基范圍進行了加固，既可以起到隔離地下水通道的效果，又可以形成類似于整體式的重力壩，特別是在臨近河道區域，設計了加密處理，起到了抗滑移的功能。

（4）本工程由于前期作業需要，部分區域填鋪了一層宕渣，主要為塊石，本方案采用部分區域挖除，運至另一區域回填，達到了同步整平的效果，便于樁機作業，且回填部分可作為樁機作業墊層，在解決了樁機施工問題的同時，又合理利用了資源，節省了灘涂區作業需要填鋪砂石墊層的工程費用。

 

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