淺談軟基加固技術(shù)在市政道路、公路工程施工中的應(yīng)用

陳國華

摘 要 華南地區(qū)特別是廣東地區(qū)軟土地基分布廣泛。軟土路基處理不徹底，對路基產(chǎn)生嚴(yán)重影響，造成路基沉降、滑坡以及路面沉陷等現(xiàn)象。在市政道路、公路工程中采用科學(xué)合理的軟土地基加固技術(shù)施工，能夠保證工程的質(zhì)量，有效減少路基的工后沉降等問題。本文簡述了軟基的特點、軟基加固的技術(shù)、工藝流程及質(zhì)量檢測要求在實際工程中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞 軟基加固技術(shù);市政道路、公路施工;應(yīng)用

引言

市政道路、公路工程施工過程中，對軟土地基進(jìn)行有效處理是保證工程整體施工質(zhì)量的基礎(chǔ)。在軟土地基施工過程中，施工企業(yè)必須根據(jù)軟土地基的施工工序要求，對每一個施工環(huán)節(jié)進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)督和控制，防止出現(xiàn)質(zhì)量通病，保證整體工程施工質(zhì)量符合市政道路、公路工程的實際要求。本文結(jié)合四會市道路改造綜合PPP項目（商業(yè)大道改造、S260線改造、S263線改造）有代表性的施工路段所采用的淺層換填、水泥攪拌樁、CFG樁、雙液注漿、塑料排水板等軟基加固技術(shù)的應(yīng)用。

1工程概況

四會市道路改造綜合PPP項目（商業(yè)大道改造、S260線改造、S263線改造），總投資18.97億元。分三期項目，項目一期商業(yè)大道改造、項目二期S260線改造、項目三期S263線改造。

2軟土路基的鑒別

軟土鑒別指標(biāo)表

軟土是指天然含水率高、天然孔隙比大、抗剪強度低、壓縮性高的細(xì)粒土，包括淤泥、淤泥質(zhì)土、泥炭、泥炭質(zhì)土等。淤泥是在靜水和緩慢流水環(huán)境下沉積、天然孔隙比大于或等于1.5、含有機質(zhì)的細(xì)粒土。淤泥質(zhì)土是在靜水和緩慢流水環(huán)境中沉積、天然孔隙比大于或等于1.0且小于1.5、含有機質(zhì)的細(xì)粒土。泥炭是指喜水植物枯萎后，在缺氧條件下經(jīng)緩慢分解而形成的泥沼覆蓋層。常為內(nèi)陸湖沼沉積。有機質(zhì)含量大于或等于60%，大部分尚未完全分解，呈纖維狀，孔隙比一般大于10。泥炭質(zhì)土是指有機質(zhì)含量大于或等于10%且小于60%，大部分完全分解，有臭味，呈黑泥狀的細(xì)粒土和腐殖質(zhì)土。大部分軟土的天然含水量在30%～70%之間，孔隙比1.0～1.9，滲透系數(shù)為10-8～10-7cm/s，壓縮性系數(shù)為0.005～0.02，抗剪強度低（快剪黏聚力在10kPa左右，快剪內(nèi)摩擦角0°～5°），具有觸變性和顯著的流變性。軟土可按下表進(jìn)行鑒別，當(dāng)表中部分指標(biāo)無法獲取時，可以天然孔隙比和天然含水率兩項指標(biāo)為基礎(chǔ)，采用綜合分析的方法進(jìn)行鑒別。

3軟土路基處理方案

3.1 淺層換填施工

（1）施工案例概述。商業(yè)大道改造（東段）全長2.7公里，地勘顯示部分路段淺層分布有松散的素填土，需進(jìn)行淺層處理。地下水埋深普遍較淺，表層松散土的含水量在30%以上，考慮到路基工作深度一般為2.5m左右，且該段路基填土約為1m左右，換填厚度平均1.5m，開挖底部在地下水位范圍以下的，采用片石回填震動壓實處理，片石頂部采用20cm砂礫石灌縫找平，然后再分層填土碾壓至路基頂面;若無地下水則直接用素土分層碾壓至路基頂面。對于開挖后的土可以有選擇的回填使用，對垃圾、腐殖土不得使用。

對于道路沿線的魚塘部分，魚塘底部為流塑狀淤泥，厚度為0.5～2m不宜作為路基土層，需進(jìn)行清淤換填處理。采用圍堰抽水后清淤換填處理：采用土石圍堰對路基范圍內(nèi)的魚塘積水進(jìn)行抽排，清除路基范圍內(nèi)的魚塘底部淤泥，換填1m厚片石，分層振動壓實，頂部采用30cm砂礫石灌縫找平，然后再分層填土碾壓至路基頂面。

（2）施工流程。施工準(zhǔn)備→測量放樣→清表→淤泥開挖-→淤泥底驗收→換填片石→換填碎石→素土填平→驗收檢驗。

（3）質(zhì)量檢測要求。①素填土的壓實度檢測需要分層進(jìn)行，壓實度每1000m2、每層壓實抽測3個點，可采用環(huán)刀法、灌砂法或灌水法進(jìn)行檢測。②填石段壓實密度符合試驗段確定的施工工藝，沉降差不得大于試驗路段確定的沉降差，檢查數(shù)量每1000m2，抽檢3點，采用水準(zhǔn)儀測量。③壓實度要求見《城鎮(zhèn)道路工程施工與質(zhì)量驗收規(guī)范》（CJJ1-2008）。

3.2 水泥攪拌樁施工

（1）施工案例概述。商業(yè)大道改造（東段）水泥攪拌樁復(fù)合地基采“四噴四攪”的施工工藝。根據(jù)不同路段地勘報告情況，分段設(shè)計處理深度，分別設(shè)計樁徑：K0+536～K0+705路段采用50cm樁徑，間距1.1m;K0+850～K1+600路段采用60cm樁徑，間距1.35m;K1+600～K1+760路段采用60cm樁徑，間距1.15m。采用等邊三角形布置，樁頂30cm內(nèi)設(shè)置碎石墊層。

水泥攪拌樁長度按軟土層設(shè)計，進(jìn)入非軟土層不小于0.5m，水泥摻入量分別為18%（樁徑50cm）、20%（樁徑60cm），采用42.5R普通硅酸鹽水泥，考慮軟土含水量較高，達(dá)到了55%，再以2%水泥量的石膏及0.2%木質(zhì)素碘酸鈣為外加減水劑，90d復(fù)合地基承載力不小于120kpa，單樁承載力要求為不小于90kpa。

試樁總結(jié)參數(shù)：①水泥摻入比：攪拌樁直徑50cm處，水泥質(zhì)量分?jǐn)?shù)18%，摻入量為67kg/m;攪拌樁直徑60cm，水泥質(zhì)量分?jǐn)?shù)20%，摻入量108kg/m。②水灰比：0.5：1;③送漿壓力：0.5～1Mpa，視場地地質(zhì)情況分三～四檔進(jìn)行調(diào)節(jié);④攪拌提升速度：嚴(yán)格控制在0.8m/min;

（2）施工流程。鉆機就位→ 鉆進(jìn)→制備水泥漿→提升噴漿攪拌→“四攪四噴”→樁機移位

（3）質(zhì)量檢測要求。①抽芯試驗：成樁28天后，對攪拌樁進(jìn)行抽芯檢測，檢驗樁身連續(xù)性和均勻程度。28d取芯強度R28≥0.8Mpa;90d取芯強度R28≥1.2Mpa。檢測比例0.5%，且不少于3根。②復(fù)合地基靜載試驗：成樁28天后，做平板靜載試驗，以驗證攪拌樁的單樁承載力及復(fù)合地基的承載力。復(fù)合地基承載力≥120Kpa，單樁承載力≥95Kpa。抽檢比例1%，且每個施工段面不少于3根。

3.3 素混凝土CFG樁施工

（1）施工案例概述。商業(yè)大道改造（東段）CFG樁施工工藝選用長螺旋鉆機施工，管內(nèi)泵壓混合料成樁進(jìn)行施工。施工路段位于K0+405～K0+536，K2+165～K2+334及沿線1、2、3、5、6、7號箱涵基礎(chǔ)處理。CFG樁軟基處理范圍及處理深度可見特殊路基處理平面設(shè)計圖、特殊路基工程數(shù)量表、特殊路基處理段地質(zhì)縱斷面圖。

CFG樁樁徑為60cm，樁位基準(zhǔn)線為道路中心線，樁間距為2.40m，按照正方形布置，樁身混凝土設(shè)計強度采用C20;除箱涵基礎(chǔ)加固段外，其余CFG樁頂設(shè)置托板，托板尺寸為1.2m×1.2m×0.3m，混凝土標(biāo)號為C25[1]。

試樁總結(jié)參數(shù)：①樁長以設(shè)計圖紙平均樁長為參考，以樁端進(jìn)入持力層1m為樁長標(biāo)準(zhǔn)（鉆桿進(jìn)入持力層以鉆進(jìn)電+流值達(dá)到160mA）。②為保證成樁質(zhì)量，C20商品混凝土坍落度控制在160～200mm。粗骨料最大粒徑不宜大于30mm。③泵送混凝土?xí)r，料斗內(nèi)的混合料高度不得低于400mm。當(dāng)氣溫高于30℃時，宜在輸送泵管上覆蓋隔熱材料，每隔一段時間灑水降溫。④樁身嵌入樁頂托板15cm，樁頂托板在樁身檢測完成后，布置單層托板配筋為直徑10mm的HPB300級鋼筋，橫縱間距都是10cm，鋼筋保護(hù)層為5cm，設(shè)置在托板中間位置。當(dāng)用于箱涵基礎(chǔ)處理時，可不設(shè)置樁頂托板。⑤鉆至設(shè)計標(biāo)高后，應(yīng)先泵入混合料并停頓10～20s，再緩慢提升鉆桿。⑥在地下水以下的砂土層中鉆進(jìn)時，鉆桿底部活門應(yīng)有防止進(jìn)水的措施。⑦混合料的壓灌應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，泵送壓灌時的充盈系數(shù)宜為1.0～1.2.⑧在樁頂設(shè)置30cm厚3：7砂石墊褥層，樁頂分層填筑路基土并用雙向土工格柵包裹。

本工程CFG樁需在設(shè)計樁長的基礎(chǔ)上加上0.5m的破樁設(shè)計長度，破樁頭部分需用人工切割。

（2）施工流程。鉆機定位→鉆進(jìn)→灌注混凝土（泵送混凝土）→鉆機移位→清除鉆泥→自然養(yǎng)護(hù)→截樁頭→開挖樁間砂土→樁帽施工→褥墊層→鋪設(shè)土工格柵→分層填筑土方

（3）質(zhì)量檢測要求。①樁身完整性檢測：CFG樁樁身完整性采用低應(yīng)變動力試驗檢測，檢測頻率10%，根據(jù)檢測結(jié)果判定樁身完整性。②CFG樁復(fù)合地基承載力檢測：成樁28天后，對CFG樁復(fù)合地基進(jìn)行檢測，采用堆載法地基承載力檢測，復(fù)合地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值不少于120KPa。檢測頻率不小于0.5%，且每種類型的CFG樁少于3根。③CFG樁混合料強度檢測：每臺班制作混凝土標(biāo)準(zhǔn)立方體試件1組，進(jìn)行28d標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)后，進(jìn)行試件抗壓強度檢測。樁身強度要求達(dá)到C20素混凝土的強度標(biāo)準(zhǔn)。④其余檢驗項目見《城鎮(zhèn)道路工程施工與質(zhì)量驗收規(guī)范》（CJJ1-2008）。

3.4 雙液注漿加固法

（1）施工案例概述。商業(yè)大道改造（東段）現(xiàn)狀D2000污水管頂面部回填無法達(dá)到路基標(biāo)準(zhǔn)，原回填材料主要為松散黏土，固結(jié)淤泥和少量碎石、中細(xì)砂等。經(jīng)多方技術(shù)方案比選討論及論證，決定采用注漿加固對現(xiàn)狀D2000污水管的頂部回填土進(jìn)行補強處理。采用注漿孔劈裂注漿法，潛孔鉆垂直于路面干鉆成空，采用梅花形布置，孔間距1.3m，成孔直徑為10cm，漿口管徑為5cm。處理范圍為K2+165～K2+709，長度544m，處理寬度為現(xiàn)狀D2000污水管頂面及兩側(cè)各1.5m范圍，共5m，根據(jù)污水管頂覆土厚度的不同，三段采用不同的注漿深度及注漿量分別處理：第一段K2+165～K2+334，處理面積為845m2，注漿深度3m，單孔最大注漿量731L;第二段K2+334～K2+525，處理面積為950m2，注漿深度3.25m，單孔最大注漿量877L;第三段K2+555～K2+709，處理面積762m2，注漿深度3.5m，單孔最大注漿量為1023L。

（2）施工流程。布孔→鉆孔→安裝注漿管及止?jié){塞→拌制漿液→注漿→樁機移位。

（3）質(zhì)量檢測要求。原材料、配合比符合設(shè)計要求，每天檢查2次。測量路面無變化，隨時測量。注漿量實測記錄，隨時檢查。

3.5 高壓旋噴樁

（1）施工案例概述

商業(yè)大道改造（西段）高壓線（桿、塔）段樁號為AK0+890～AK1+510，道路軟土地基處理采用水泥攪拌樁和CFG樁處理及部分碎石換填，但由于部分處理地段位于高壓電塔或高壓線下，為了施工安全，此部分線路機動車道采用高壓旋噴樁處理。設(shè)計樁徑50cm，正三角形布置，間距1.5m，樁長7-12m。旋噴樁樁頂標(biāo)高為場地土方回填或開挖平整標(biāo)高。為了形成施工工作面，在高壓旋噴樁頂面設(shè)置30cm中粗砂墊層，并整平至設(shè)計樁頂標(biāo)高。

試樁總結(jié)主要參數(shù)：采用42.5R普通硅酸鹽水泥，且每延長米水泥摻入量為250kg/m，注漿壓力不小于20Mpa，注漿管提升速度12～15cm/min。

（2）施工流程

鉆機定位→制備水泥漿→鉆進(jìn)到位→提升噴漿管、攪拌→樁頂噴漿、攪拌→清洗→移位。

（3）質(zhì)量檢測要求

設(shè)計樁長符合設(shè)計要求;加固土體28天無側(cè)限抗壓強度≥1.5Mpa，90天無側(cè)限抗壓強度不小于2.6Mpa。復(fù)合地基承載力：大于120kpa。

3.6 塑料排水板

（1）施工案例概述。S260線改造、S263線改造為公路工程，為節(jié)約工程投資，該兩項目除箱涵基礎(chǔ)、路基拓寬路段采用CFG樁，高壓線下凈空不足采用高壓旋噴樁外，其余路段均采用淺層換填、塑料排水板加固方案。S260線樁號K2+400～K2+880采用塑料排水板超載預(yù)壓施工。塑料排水板按等邊三角形布置，間距1.1米，排水板范圍打到坡腳線處。超載預(yù)壓期不少于8個月，超載預(yù)壓高度為路面設(shè)計標(biāo)高+1.2米。

（2）施工流程。地表清理→鋪設(shè)水平砂墊層→測量放樣→樁機就位→塑料板與樁尖連接→沉管插板→拔管剪斷→鋪設(shè)上層砂墊層→堆載預(yù)壓。

（3）質(zhì)量檢測要求。①同一產(chǎn)地、品種、規(guī)格且連續(xù)進(jìn)場的砂料，每10000m3為一批，檢驗一組砂樣。塑料排水板存放時間超過6個月重新檢驗。②應(yīng)清點豎向排水體數(shù)量，偏差不得大于±1%。應(yīng)隨機選擇5%的豎向排水體檢查間距和直徑。

4軟土路基處理方案比較和總結(jié)

結(jié)合四會市道路改造綜合PPP項目（商業(yè)大道改造、S260線改造、S263線改造）軟土路基加固的五種施工技術(shù)方案，從處理原理、使用條件、優(yōu)缺點以及經(jīng)濟性進(jìn)行總結(jié)對比。

5結(jié)束語

在路基設(shè)計和施工過程中，技術(shù)人員要學(xué)會鑒別軟土路基。結(jié)合道路的等級和施工質(zhì)量要求進(jìn)行全面了解、深入研究設(shè)計圖紙，考慮施工現(xiàn)場的地理環(huán)境、氣候特征、水文分布，以及道路周圍的設(shè)施建設(shè)特性，選取經(jīng)濟、可行的軟基加固施工方案。施工管理人員通過質(zhì)量管理體系對人、機、料、法、環(huán)各環(huán)節(jié)全面控制，采取各種有效的方法和措施來提升軟基的穩(wěn)定性和安全性。

參考文獻(xiàn)

[1] 建筑地基處理技術(shù)規(guī)范：JGJ79-2012[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2012.