道路施工中的軟基加固施工技術(shù)應(yīng)用實(shí)踐

盧海彬

【摘要】以軟土地基工程特性為切入點(diǎn)，結(jié)合道路工程施工實(shí)例，對(duì)軟基加固施工技術(shù)進(jìn)行了綜合分析，旨在增強(qiáng)路基整體的穩(wěn)定性，減少路基不均勻沉降量，提高道路行車安全。

【關(guān)鍵詞】軟基；加固技術(shù)；道路；路基沉降

我國道路施工地基類型多樣，為增強(qiáng)地基承載力，減少路基沉降，必須采取相適宜的地基處理方法。目前，可供使用的軟土地基處理方法類型眾多，但每種處理方式都有其適用性與限制性，若加固處理技術(shù)選擇不當(dāng)很容易影響路基加固的效果，不僅不能實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)意圖，而且浪費(fèi)錢財(cái)。為此，在對(duì)軟弱土層進(jìn)行固化處理道路設(shè)計(jì)和施工中必須仔細(xì)研究軟土地質(zhì)的特性，選擇與之相適應(yīng)的加固技術(shù)，合理設(shè)置吸水排水工序，確保成效顯著。在下文中筆者將結(jié)合軟土地基工程實(shí)例進(jìn)行分析，以饗讀者。

一、軟土工程特性分析

（一）軟土定義概述

軟土以細(xì)顆粒為主，受緩慢流水環(huán)境作用而形成，其比重約占土樣重量的50%，直徑不大于0.1mm，其內(nèi)富含大量有機(jī)質(zhì)，液限小于天然含水量，孔隙比值在1以上。當(dāng)天然孔隙比介于1～1.5之間時(shí)，將其稱之為淤泥質(zhì)土。在道路工程中，把各類淤泥質(zhì)土、充填土、含水飽和性黏土、泥炭土等全部統(tǒng)稱為軟土。

軟土地基則是以土壤中的大量軟土為主，與泥炭、淤泥質(zhì)土或粉砂等土層交互構(gòu)成的地基，其厚度介于幾十米至幾百米之間。

（二）軟土特性分析

調(diào)查資料顯示，不同成因及不同年代的軟土在物理性質(zhì)方面差別不大，若作為道路工程地基使用，其工程性質(zhì)則可能千差萬別?，F(xiàn)簡(jiǎn)要介紹一下工程軟土的主要性質(zhì)。

1、高壓縮性。土質(zhì)壓縮性質(zhì)受天然含水量影響，根據(jù)土質(zhì)調(diào)查結(jié)果顯示，正常情況下固結(jié)的軟土層，其壓縮系數(shù)大約在1.5MPa，最大系數(shù)可達(dá)4.5Mpa。通常，天然軟土層狀態(tài)大約為正常固結(jié)的，但也有超固結(jié)狀態(tài)存在。因此，在探討軟土變形沉降特性時(shí)，需首先明確軟土組織屬于何種固結(jié)狀態(tài)類型。

2、高含水量。由于軟土多由粉土顆粒與粘土顆粒構(gòu)成，含少量有機(jī)質(zhì)，導(dǎo)致孔隙比值偏大。通常情況下，粘粒土內(nèi)礦物成分多為細(xì)晶粒、表面帶負(fù)電荷、狀如薄片的伊利石、高嶺石等構(gòu)成，在陽離子與水介質(zhì)的相互作用下，容易吸附水分子，故而含水量偏高。

3、抗剪強(qiáng)度低。受排水固結(jié)因素影響，軟土組織抗剪強(qiáng)度不高，在未進(jìn)行排水剪切時(shí)，其內(nèi)聚力約為22Kpa。根據(jù)道路工程施工試驗(yàn)結(jié)果可知，自然狀態(tài)下不排水的軟土組織的抗剪強(qiáng)度一般在20Kpa以上，且其剪切強(qiáng)度會(huì)根據(jù)表層深度變化而變化，兩者為正比關(guān)系。地基在荷載作用下，若能夠進(jìn)行排水固結(jié)，則會(huì)使軟土強(qiáng)度產(chǎn)生極大地變化，其固結(jié)速率越慢，軟土強(qiáng)度增加速率越慢。

4、低滲透性。一般情況下，軟土結(jié)構(gòu)的滲透系數(shù)為1*10-5～1*10-6cm/s，其滲透性具有各向異性特點(diǎn)，垂直向的滲透系數(shù)低于水平向滲透系數(shù)，尤其是內(nèi)含水平砂層的軟土層特點(diǎn)更為顯著，但在道路工程施工中，可充分利用這一各向異性，改善軟土層地基特性。

二、軟基加固技術(shù)分析

（一）軟基加固技術(shù)

軟土地基處理方法類型多樣，較為常見的軟基加固方法如下：

1、真空預(yù)壓法：真空預(yù)壓法的預(yù)壓荷載力為大氣壓力，在施工時(shí)，可把透水砂墊層敷設(shè)在擬加固施工路段表面，并覆蓋密封性良好的不透氣封膜，使用真空泵將其內(nèi)部空氣抽出，此時(shí)，密封膜內(nèi)會(huì)賦存一定量的真空氣體，在膜內(nèi)部壓力與外部壓力的共同作用下，達(dá)到固結(jié)土體的目的。

2、強(qiáng)夯法：強(qiáng)夯法以動(dòng)力學(xué)為基礎(chǔ)，亦稱為動(dòng)力固結(jié)法，在使用該方法進(jìn)行軟土地基加固處理時(shí)，需控制好夯實(shí)力度，初步固結(jié)時(shí)需輕夯，動(dòng)力不可過大，而后進(jìn)行重夯，并控制好錘擊高度與功率。需要注意的是，在夯擊加固施工時(shí)，要仔細(xì)查看挖坑施工后地基是否平穩(wěn)，夯擊地基周圍不可有凸起，夯擊坑的深度要適中。

3、堆載預(yù)壓：堆載預(yù)壓是通過對(duì)地基施加預(yù)壓荷載，排出孔隙水，實(shí)現(xiàn)土體固結(jié)。堆載預(yù)壓荷載力源于大面積堆積的砂石料、填土或其它重力較大的物體。在道路工程中，使用堆載預(yù)壓施工時(shí)，需以土體結(jié)構(gòu)變化為著眼點(diǎn)，綜合考慮加荷速率。一般而言，所施加荷載以分級(jí)方式為主，每間隔一段時(shí)間后，移動(dòng)樁體位置，并觀察孔隙水壓力值及邊樁位移情況等，按照道路施工設(shè)計(jì)要求，邊樁位移與豎向變形應(yīng)低于4m/d、10mm/d。

4、置換法：置換法又稱為換填法，該方法適用于軟土厚度小、地基承載力未達(dá)標(biāo)的工程中。利用置換法施工時(shí)，首先需挖出原地基軟土，挖掘深度以2m內(nèi)最佳，而后把穩(wěn)定性相對(duì)高、強(qiáng)度大、防侵蝕效果較好的材料填筑在換填區(qū)域，根據(jù)設(shè)計(jì)密度要求，對(duì)其進(jìn)行分層夯實(shí)。使用置換法進(jìn)行軟土地基加固時(shí)，要仔細(xì)檢查換填材料中的顆粒粒徑及水分子含量，以增強(qiáng)壓實(shí)效果。一般情況下，換填土層容易受挖掘深度的影響，地面以下5m以上為深層，其上則為淺層，淺層換填處理要以道路地基土質(zhì)的物理性質(zhì)為依據(jù)，綜合考慮荷載承受力后進(jìn)行處理。

5、復(fù)合地基法：復(fù)合地基法是將樁體等增強(qiáng)結(jié)構(gòu)設(shè)置在天然地基中，在土體與樁體的共同作用下承受荷載力。因復(fù)合地基法所選增強(qiáng)體的設(shè)置方法不同，所選材料也有所區(qū)別。目前較為常見的復(fù)合地基類型為：高粘性前股東樁體構(gòu)成的復(fù)合地基、一般粘性強(qiáng)度樁體所構(gòu)成的復(fù)合地基及散體材料為主所構(gòu)成的復(fù)合地基。與其它方法相比，復(fù)合地基的置換率不高，介于3%～25%之間。

6、灌漿法：灌漿法是以增強(qiáng)軟土層的密實(shí)度和強(qiáng)度為目的所研究的方法，該方法基于氣壓、液壓原理，在軟土層內(nèi)注入膠結(jié)性、充填性較好的材料，此方法不僅能增強(qiáng)軟土地基結(jié)構(gòu)，還具有較高的防滲性能。

7、化學(xué)藥劑法：化學(xué)藥劑法是指在道路軟基工程施工中將化學(xué)藥劑充填在土體內(nèi)，而達(dá)到固結(jié)軟土層，增強(qiáng)地基強(qiáng)度的目的?；瘜W(xué)藥劑法適用于開挖面穩(wěn)定施工中，其充填注入方式包括套管單相式、單管鉆桿式、單管篩網(wǎng)式等。另外，所選藥劑類型僅需確保軟土地基固結(jié)呈中性狀態(tài)即可，藥劑材料僅限于酸性硅膠材料及水玻璃系材料。

（二）道路施工中軟基加固施工技術(shù)方法對(duì)比分析

筆者主要從道路施工的技術(shù)角度對(duì)各類加固技術(shù)進(jìn)行綜合對(duì)比，詳情如下：

1、軟基加固處理原理對(duì)比。軟基加固處理各方法類型中，強(qiáng)夯法以重錘夯擊速率與重力為基礎(chǔ)對(duì)軟土施加荷載力，而達(dá)到軟基加固目的，該方法需使用專門的施工設(shè)備；換填法操作較為簡(jiǎn)單，但若置換深度過甚，則會(huì)加大工程量；復(fù)合地基法可改善土體內(nèi)部結(jié)構(gòu)，處理效果較為顯著，但耗材大，以增加工程造價(jià)成本。

2、軟基加固技術(shù)處理范圍對(duì)比。軟基加固技術(shù)處理范圍對(duì)比可見表1。

3、軟基加固技術(shù)完工后工程沉降量與承載能力對(duì)比。筆者對(duì)各類加固處理技術(shù)的工后沉降量與承載力資料進(jìn)行了整合，詳情可見表2。

三、道路施工案例分析

（一）工程概況

本案例施工公路等級(jí)為一級(jí)，全長11.83km，路基寬23m，雙向四車道，計(jì)算行車速度約為100km/h。線路所經(jīng)區(qū)域地勢(shì)低洼平緩，屬于海濱沖擊平原；氣候?yàn)槊黠@的溫帶半濕潤季風(fēng)氣候區(qū)，四季分明，冬夏溫差較大。巖層特性分述如下：第一層為人工填土層，厚度約為1.0～2.6m，地段內(nèi)分布大量以碎石、磚塊、亞粘土等為主的雜填土；第二層為沖擊層，軟土土質(zhì)以亞砂土、亞粘土、淤泥土為主；第三層為海積層，土質(zhì)以亞粘土、淤泥質(zhì)粘土、淤泥質(zhì)亞黏土為主。

（二）軟土地基處理原則

由于軟基處理方法眾多，且適用范圍存在較大差別，在選擇軟基加固處理方案時(shí)，需綜合考慮施工環(huán)境、工期、成本等之間的相關(guān)性。尤其是對(duì)施工方而言，因工程條件可變因子多，所選施工機(jī)具、材料等均有所差別，為此，以低成本、高質(zhì)量施工為原則，綜合考慮地基條件、工程進(jìn)度、設(shè)備、處理范圍等因素后選擇最優(yōu)施工方法，以減少施工浪費(fèi)。

（三）公路軟基加固處理方法

根據(jù)各類軟基加固處理技術(shù)與適用范圍，本路段所選軟基加固處理方法如下：對(duì)于淤泥土質(zhì)厚度較淺的路段，以土工格柵+山皮石+改良土的方式。由于公路沿線軟土水穩(wěn)定性不高，承載力較低，可使用土工格柵+山皮土石的方式增強(qiáng)其穩(wěn)定性。對(duì)于淤泥較厚，水位較高的路段，以土工格柵+拋石擠淤法+改良土的方法為主。因本工程施工路段經(jīng)鹽池，淤泥厚度較深，約為2.3m，排水不便，為此可使用拋石法擠出淤泥質(zhì)，對(duì)水面下路段進(jìn)行加固處理，而達(dá)到增強(qiáng)路基穩(wěn)定性的目的。

四、結(jié)語

綜上所述，由于軟土地質(zhì)松散，在外力作用下極易被侵蝕，發(fā)生沉降、硬化等問題。所以，在道路施工中需綜合考慮各加固技術(shù)的特點(diǎn)、適用范圍、土質(zhì)條件等后選擇最優(yōu)施工加固技術(shù)，以達(dá)到增強(qiáng)路基穩(wěn)定性的目的。

參考文獻(xiàn)

[1]趙學(xué)峰.道路施工中的軟基加固施工技術(shù)應(yīng)用[J].江西建材，2015，（08）