淺議道路軟土地基的處理

林　志

摘要:本文介紹了軟土地基的特點(diǎn)，提出了軟土地基在公路工程中造成的危害，著重闡述了深層攪拌樁法在軟土路基施工中的應(yīng)用特點(diǎn)、工藝及有關(guān)注意事項(xiàng)，以提高軟土地基的處理效果。

關(guān)鍵詞:軟土地基 深層攪拌樁法 換土墊層法 排水固結(jié)法

1 軟土地基

我國公路行業(yè)規(guī)范對軟土地基未作定義。日本高等級公路設(shè)計(jì)規(guī)范將其定義為:主要由粘土和粉土等細(xì)微顆粒含量多的松軟土、孔隙大的有機(jī)質(zhì)土、泥炭以及松散砂等土層構(gòu)成。地下水位高，其上的填方及構(gòu)造物穩(wěn)定性差且發(fā)生沉降的地基。日本規(guī)范還對軟土地基做了分類，提出了類型概略判斷標(biāo)準(zhǔn)。在給出軟土地基定義時(shí)指出:軟土地基不能簡單地只按地基條件確定，因填方形狀及施工狀況而異，有必要在充分研究填方及構(gòu)造物的種類、形式、規(guī)模、地基特性的基礎(chǔ)上，判斷是否應(yīng)按軟土地基處理。

2 軟土地基在公路工程中造成的危害

2.1 勘察設(shè)計(jì)不詳細(xì)或不準(zhǔn)確，導(dǎo)致對應(yīng)該做軟基處理的地段未做處理設(shè)計(jì)。

2.2 已知是軟土地基，但是未做好軟土地基處理，造成路堤失穩(wěn)或危及線外建筑物。

2.3 雖然做了軟土地基處理，但是措施不力，施工不當(dāng)造成路堤失穩(wěn)。

2.4 堆料不當(dāng)，未按規(guī)定分層填筑，填土過快，碾壓不當(dāng)，造成路堤失穩(wěn)。

2.5 擾動(dòng)“硬殼層”或填筑不當(dāng)，使“硬殼層”遭受破壞，導(dǎo)致路堤失穩(wěn)。

3 處理軟土地基的方法

3.1 換土墊層法

3.1.1 墊層法。其基本原理是挖除淺層軟弱土或不良土，分層碾壓或夯實(shí)土，按回填的材料可分為砂(或砂石)墊層、碎石墊層、粉煤灰墊層、干渣墊層、土(灰土、二灰)墊層等。干渣分為分級干渣、混合干渣和原狀干渣;粉煤灰分為濕排灰和調(diào)濕灰。換土墊層法可提高持力層的承載力，減少沉降量;常用機(jī)械碾壓、平板振動(dòng)和重錘夯實(shí)進(jìn)行施工。該法常用于基坑面積寬大和開挖土方量較大的回填土方工程，一般適用于處理淺層軟弱土層(淤泥質(zhì)土、松散素填土、雜填土、浜填土以及已完成自重固結(jié)的沖填土等)與低洼區(qū)域的填筑。一般處理深度為2m～3m。適用于處理淺層非飽和軟弱土層、素填土和雜填土等。

3.1.2 強(qiáng)夯擠淤法。采用邊強(qiáng)夯、邊填碎石、邊擠淤的方法，在地基中形成碎石墩體;可提高地基承載力和減小變形。適用于厚度較小的淤泥和淤泥質(zhì)土地基，應(yīng)通過現(xiàn)場試驗(yàn)才能確定其適應(yīng)性。

3.2 排水固結(jié)法 在軟基處理中，袋裝砂井和塑料排水板是最常見的、最簡單的施工方法。

3.2.1 塑料排水板 塑料排水板是帶有孔道的板狀物體插入土中形成豎向排水通道，改善地基的排水條件，縮短排水途徑，地基承受附加荷載后排水固結(jié)過程大大加快，進(jìn)而使地基強(qiáng)度得以提高。

3.2.2 排水板材料 ①多孔單一結(jié)構(gòu)型，是一種經(jīng)特殊加工的兩塊聚氯乙烯樹脂透水板，兩極之間僅有若干個(gè)點(diǎn)以突緣相接觸，而其間留有許多孔隙，故透水性好。該種材料具有耐酸堿、不膨脹、不變質(zhì)等特點(diǎn)。但排水板在土壓力作用下，過水面積將會(huì)減少，影響排水效果。②復(fù)合結(jié)構(gòu)型，內(nèi)為用聚氯乙烯或聚丙烯作成的芯板，外面套以用滌倫類或丙烯類合成纖維制成的濾膜，板寬一般為100mm，厚3~4mm。

3.3 振密、擠密法 振密、擠密法的原理是采用一定的手段，通過振動(dòng)、擠壓使地基土體孔隙比減小，強(qiáng)度提高，達(dá)到地基處理的目的。

4 深層攪拌樁法的加固原理及其施工中的應(yīng)用

4.1 深層攪拌樁是用于加固飽和粘性土地基的一種新方法。它是利用水泥材料作為固化劑，通過特制的攪拌機(jī)械，在地基深處就地將軟土和水泥漿液強(qiáng)制攪拌，由固化劑和軟土間所產(chǎn)生的一系列物理、化學(xué)反應(yīng)，使軟土硬化成具有整體性、水穩(wěn)定性和一定強(qiáng)度的水泥加固土，從而提高地基強(qiáng)度和增大變形模量。

4.2 深層攪拌樁適宜于處理淤泥、淤泥質(zhì)土，地基承載力不大于120kpa的粘性土和粉性土等土層。其施工時(shí)無振動(dòng)、無噪音、無污染，且施工工期短等因素，已被利用于建筑行業(yè)的各種地基加固工程中。

5 室內(nèi)配比試驗(yàn)

5.1 土性分析 取原位土進(jìn)行土工試驗(yàn)，該工點(diǎn)土層從上至下依次為：淤泥質(zhì)砂粘土、粘砂土、細(xì)砂、砂粘土。

5.2 配比試驗(yàn) 采用1:0.48的水灰比，并分別取13%、15%及17%的水泥摻入量拌制成水泥漿液，與上層原位土（即淤泥質(zhì)砂粘土）攪拌制成土樁試塊，按土工試驗(yàn)技術(shù)規(guī)程進(jìn)行養(yǎng)生后測出不同齡期土樁試塊的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度。

根據(jù)配比試驗(yàn)結(jié)果，施工中采用水灰比為1:0.48，水泥摻入量15%，即每米土樁57kg水泥的配比進(jìn)行控制。

6 施工機(jī)械

水泥攪拌樁的施工機(jī)械為鉆機(jī)、粉漿機(jī)和空壓機(jī)。

鉆機(jī)：是水泥攪拌樁的主要成樁機(jī)械，應(yīng)具有動(dòng)力大、操作靈活、能按不同速度均勻地正向鉆進(jìn)和反向提升、能前后左右自行移動(dòng)的功能。

噴漿設(shè)備：是定量發(fā)送漿體材料的設(shè)備，包括儲灰罐、發(fā)送裝置、計(jì)量控制裝置等，是施工的關(guān)鍵設(shè)備。

壓縮機(jī)；力水泥攪拌樁施工提供一定壓力的氣源，使水泥漿液克服噴漿口土體阻力而噴入土中。

7 施工工藝

深層攪拌樁的施工程序：樁位放樣→鉆機(jī)就位→檢驗(yàn)、調(diào)整鉆機(jī)→正循環(huán)鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)深度→打開高壓注漿泵→反循環(huán)提鉆并噴水泥漿→至工作基準(zhǔn)面以下0.3m→重復(fù)攪拌下鉆并噴水泥漿至設(shè)計(jì)深度→反循環(huán)提鉆至地表→成樁結(jié)束→施工下一根樁。

7.1 定位 攪拌機(jī)移動(dòng)至設(shè)計(jì)樁位，對中，樁位誤差控制在5cm之內(nèi)，當(dāng)?shù)孛嫫鸱^大時(shí)，應(yīng)調(diào)整起吊設(shè)備保持水平，鉆桿傾斜度不大于1.5%。

7.2 制備水泥漿 按配比試驗(yàn)確定的配比拌制水泥漿，壓漿前水泥漿要攪拌均勻，并保持水泥漿數(shù)量滿足制樁要求，以免發(fā)生斷樁現(xiàn)象。

7.3 噴漿下攪 啟動(dòng)攪拌機(jī)電動(dòng)，放松起重機(jī)鋼絲繩，使攪拌機(jī)沿導(dǎo)向架邊攪拌切土邊噴漿下沉，下沉速度由電機(jī)的電流監(jiān)測表控制，一般工作電流不應(yīng)大于70A。

7.4 提升攪拌 攪拌頭噴漿下沉到設(shè)計(jì)深度后，確定水泥漿的輸出量，若輸出量不足，在提升攪拌過程中繼續(xù)噴漿，直到滿足為止，同時(shí)嚴(yán)格按試樁確定的速度提升攪拌頭。

7.5 重復(fù)攪拌 攪拌頭提升至設(shè)計(jì)頂面標(biāo)高后，為使軟土和水泥漿攪拌均勻，需進(jìn)行重復(fù)攪拌。復(fù)攪過程為：將攪拌頭邊旋轉(zhuǎn)邊沉入土中，至設(shè)計(jì)加固深度后，再將攪拌頭攪拌提升出地面。

7.6 成樁、移位

8 施工注意事項(xiàng)

8.1 嚴(yán)格按設(shè)計(jì)水泥摻入量、水灰比配制水泥漿，水泥不可有結(jié)塊硬化。

8.2 水泥漿要經(jīng)過過濾器清除雜物后才能輸入攪拌軸，同時(shí)貯漿池的容量應(yīng)足中有余，防止?jié){液供給不足而導(dǎo)致斷樁。

8.3 在鉆攪施工中不得停漿，一旦斷漿，立即將鉆具提到斷漿處上部1m處，再重新鉆攪噴漿下進(jìn)，嚴(yán)禁自斷漿處續(xù)接，以保證成樁的連續(xù)性。

8.4 因機(jī)械事故使配制的水泥漿發(fā)生凝稠狀態(tài)時(shí)，必須更換，不得再用。

8.5 鉆攪提升復(fù)攪應(yīng)采用反轉(zhuǎn)，不得正轉(zhuǎn)提升，以免將土帶起造成空洞以致空心轉(zhuǎn)。

9 結(jié)語

公路軟基處理屬于隱蔽工程，如施工質(zhì)量不好，一旦被路堤等構(gòu)筑物所覆蓋，便構(gòu)成隱患且不好檢查及補(bǔ)救。因此，施工的技術(shù)人員必須意識到軟土地基的危害性，堅(jiān)決以數(shù)據(jù)說話，認(rèn)真測定基底的承載力，并根據(jù)不同的地質(zhì)情況，不同的投資和工期要求，采用切實(shí)可行的處理方案，同時(shí)一定要采集路基施工后的工后沉降數(shù)據(jù)，積累經(jīng)驗(yàn)，為今后的施工打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。