市政道路軟土地基加固技術(shù)分析

李 強(qiáng) 中國(guó)電建集團(tuán)山東電力建設(shè)第一工程有限公司基礎(chǔ)設(shè)施（廣宇置業(yè)）公司

1 軟土的工程特性

軟土包括粉質(zhì)土、平原粉土、沿岸淤積土、雜填土、沖水填土等。軟土的工程特性主要有：①高含水量。軟土含水量占土體質(zhì)量的30%～65%，地基承載力下降較大。②高空隙率。軟土的高孔隙率使其能夠通過多個(gè)連通較差的孔隙來(lái)儲(chǔ)水，但由于連通的孔隙幾乎不存在，大孔隙的特性并不能提高其透水性。③高壓縮性。由于孔隙水飽和度大，使得軟土的液體極限增大，從而導(dǎo)致軟土的可壓縮體積和可壓縮性。④低密度。由于存在大量的孔隙和水分，土壤的密度明顯低于一般土壤。⑤低透水性。在軟土中，大量封閉半連通的孔隙和過多的有機(jī)物質(zhì)造成的氣泡孔進(jìn)一步占據(jù)了孔隙體積，降低了滲透性。

2 市政道路工程軟土地基的工程問題

由于軟土的工程特性，如高含水量、高空隙率、高壓縮性、低密度和低透水性，軟土的初始結(jié)構(gòu)不如其他正常條件下的土壤基礎(chǔ)，這就增加了施工難度和完成項(xiàng)目留下安全隱患。軟土地基的工程問題主要表現(xiàn)在。

2.1 穩(wěn)定性差

由于高含水量和低滲透率，軟土在狀態(tài)類似于浸泡在水里，容易在車輛荷載的長(zhǎng)期影響下逐步下沉，如果不均勻沉降會(huì)直接導(dǎo)致路面結(jié)構(gòu)的底部裂縫成水，地下水，造成行車荷載的反復(fù)作用下抽泥泵，直接破壞路面結(jié)構(gòu)，大大削弱了強(qiáng)度和承載能力，帶來(lái)安全風(fēng)險(xiǎn)和經(jīng)濟(jì)損失[1]。

2.2 承載力弱

在重載車輛的作用下，由于無(wú)法承受大載荷，整個(gè)路基可能產(chǎn)生側(cè)滑或隆起，容易變形；如果橋梁建在軟土地基上，橋墩的巨大荷載會(huì)導(dǎo)致橋梁垮塌。因此，市政道路工程軟土地基處理的核心是改善土質(zhì)，解決穩(wěn)定性不足、承載力低的缺陷，以保證基礎(chǔ)穩(wěn)固穩(wěn)定，為車輛或其他構(gòu)筑物提供穩(wěn)定的基礎(chǔ)。

2.3 對(duì)于軟土地基修復(fù)

在保證周圍建筑物不受影響的前提下，應(yīng)在軟土地基周圍進(jìn)行開挖，以保證基礎(chǔ)修復(fù)工作的高效進(jìn)行，這在一定程度上阻礙了道路交通。因此，維修項(xiàng)目時(shí)間緊迫，不能很好地制定維修工作的一系列計(jì)劃。由于前期準(zhǔn)備工作不到位，軟土地基穩(wěn)定性差、承載力差等問題未能得到有效解決，給后期修復(fù)工作帶來(lái)了一定的困難。因此，路面后期需要進(jìn)行兩次修復(fù)，更加嚴(yán)重地阻礙了人們的交通出行，形成了惡性循環(huán)[2]。

3 市政道路工程軟土地基處理技術(shù)

市政道路工程軟土地基的處理主要有水泥攪拌樁加固法、高壓旋噴注漿樁法、噴粉攪拌樁法、換土法、砂墊層法等。

3.1 水泥攪拌樁加固方法

鋼筋水泥攪拌樁法作為一種常見的軟土地基處理技術(shù),是利用水泥攪拌樁機(jī)作為固化劑軟土地基,完全混合與軟土與水泥生產(chǎn)特定的物理和化學(xué)反應(yīng),包括水解和水化反應(yīng),水泥、水泥水化物和粘土顆粒之間的相互作用,使原本軟土固結(jié)硬化,從而提高軟土地基的整體強(qiáng)度和穩(wěn)定性。在確定水泥標(biāo)號(hào)和摻入比后，還需要根據(jù)市政道路所在路段的實(shí)際情況確定水泥攪拌樁的樁長(zhǎng)、置換率、樁徑和樁距。

（1）首先采用二分法計(jì)算一定置換率下的“最佳樁長(zhǎng)”，取置換率為0.2 計(jì)算最佳樁長(zhǎng)，然后確定不同置換率下的最佳監(jiān)測(cè)。

（2）根據(jù)不同置換率下滿足沉降要求的最短樁長(zhǎng)，繪制置換率與控制沉降的水泥摻量之間的關(guān)系曲線;根據(jù)水泥攪拌樁的機(jī)械結(jié)構(gòu)和施工條件所引起的樁長(zhǎng)最大極限(一般為22m)，可繪制出限制樁長(zhǎng)置換率與水泥摻量之間的關(guān)系曲線。當(dāng)二者在同一坐標(biāo)系下繪制時(shí)，交點(diǎn)表示水泥摻量、樁長(zhǎng)和位移率的最優(yōu)值。

3.2 高壓旋噴注漿樁法

通過鉆孔機(jī)的噴嘴、高壓旋噴注漿樁將注入水泥漿的軟土地基,并使其與原混合軟土和水化等有一系列的反應(yīng),離子交換和冷凝,直接改變?cè)纪寥赖男再|(zhì),提高土壤的承載力的基礎(chǔ)。鉆機(jī)的選擇應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，認(rèn)真確定鉆機(jī)的位置，并按照規(guī)范的要求進(jìn)行施工。高壓旋噴注漿樁與體積小、重量輕、振動(dòng)小,噪音低,和樁與水泥含量高和足夠的強(qiáng)度接近混凝土樁,可用于高承載力的情況下要求很多市政道路的位置,但與此同時(shí),其成本高,環(huán)境污染大的。而水泥土攪拌樁體積大、水泥含量低、強(qiáng)度低、造價(jià)低，適用于較好的一般路段地質(zhì)條件。

3.3 粉噴攪拌樁法

采用粉末灌注樁，通過放樣、攪拌、噴粉、控制鉆孔深度等施工措施，在軟土地基上噴粉，提高地基的強(qiáng)度和承載力。其優(yōu)點(diǎn)是：（1）粉狀噴淋法使固化劑顆粒更容易吸附，與軟土充分接觸，產(chǎn)生完整、高效的化學(xué)反應(yīng)，使軟土地基的密度達(dá)到最大；（2）噴嘴處顆粒凝固速度較快，有利于地基快速處理項(xiàng)目；（3）施工過程更方便，流量相對(duì)較短；（4）周邊環(huán)境污染程度小，有利于后續(xù)環(huán)保工作；（5）施工前期響應(yīng)速度快，后期地面沉降速度慢；土地資源利用率高。在使用該技術(shù)的過程中，應(yīng)注意其適用范圍。同時(shí)，應(yīng)根據(jù)工程實(shí)際和規(guī)范要求，合理選擇固化劑強(qiáng)度、鉆速和噴粉壓力。一般來(lái)說，鉆井速度為0.8m/min～1.0m/min，提升速度為0.8m/min～1.2m/min。內(nèi)鉆桿轉(zhuǎn)速不小于40r/min，外鉆桿轉(zhuǎn)速不小于70r/min。鉆井時(shí)噴粉壓力為0.2MPa～0.7MPa。噴粉攪拌樁施工機(jī)械如圖1所示。

圖1 粉噴攪拌樁的施工機(jī)械

3.4 填土方式的改變

置換法是將軟土全部或部分置換為比軟土強(qiáng)度更高、滲透性更好、穩(wěn)定性更好的優(yōu)質(zhì)土。例如，粗粒土和砂礫土作為替代土，可以有效地避免被水浸泡。該方法可適用于軟土地基較厚、粘性較強(qiáng)、工期較急的情況。在條件許可的情況下，可移走及更換路堤區(qū)域內(nèi)的所有軟土;在時(shí)間和費(fèi)用有限的情況下，只能更換路基上部的軟土。由于下層軟土承受的應(yīng)力較小，可以在一定程度上減少后期的沉降量。

4 市政道路軟土地基加固技術(shù)的應(yīng)用

4.1 工程概況

以某工業(yè)園區(qū)坪岔路道路工程為例，某工業(yè)園區(qū)位于北方城市某經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)，路線全場(chǎng)3km，按雙向六車道進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)時(shí)速為40km/h，道路修建的標(biāo)準(zhǔn)寬度為36m，包括西行車道2.4m，人行道3.6m，車行道11m，中央分隔帶2m，車行道11m，人行道3.6m，自行車道2.4m。

4.2 工程加固

本工程的沿線為河谷地帶，基本走向與河溝平行，局部有一定的交叉，有豐富的地下水系，路基填放量大，軟土地基處理方式主要采用拋石擠淤和砂墊層置換兩種地基加固技術(shù)。

拋石壓實(shí)技術(shù)主要采用沿河道河谷每隔15m左右作為現(xiàn)場(chǎng)施工的處理單元。施工材料為相對(duì)均勻的砌塊，顆粒尺寸為5cm～40cm，抗壓性要求嚴(yán)格，應(yīng)在15MPa 以上。砌塊的堆放應(yīng)全部堆放在軟基一側(cè)進(jìn)行施工。拋石過程中，應(yīng)從軟土地基一側(cè)或中部開始填筑，有利于軟土地基中的粉土完全擠壓，提高工作效率，使建設(shè)項(xiàng)目順利進(jìn)行。亂石過程,需要人力和技術(shù)人員密切合作,扔掉一堆的過程中,必須嚴(yán)格的要求,將拋出的制服,如果扔掉的塊超出了這本書的范圍需要技術(shù)人員使用推土機(jī)和其他機(jī)械拆除,再次使用輥進(jìn)行二次破碎,碾壓混凝土的同時(shí),添加適量的一塊平整工作。一系列操作后,檢查軟土地基,以確保亂石達(dá)到預(yù)定高度,對(duì)鋪筑的反濾層進(jìn)行反復(fù)碾壓,確保壓實(shí)的滾動(dòng),起到了一定的鋪路的作用后期工作的順利發(fā)展。砂墊更換技術(shù)中使用的字段,字段位置鋪平道路,為砂應(yīng)完全統(tǒng)一和淤泥砂和礫石含量 3%,礫石粒徑應(yīng) 70毫米,如果鋪平道路的過程中,巢開發(fā)砂或砂礫樁現(xiàn)象,應(yīng)立即停止施工,礫石或小石頭清理,然后將鋪好的砂和礫石。

施工過程中應(yīng)注意砂石鋪裝厚度應(yīng)保持在20m～30cm。施工過程中需采取日曬或浸泡等措施，以保證砂石含水率符合鋪裝標(biāo)準(zhǔn)，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際天氣情況達(dá)到最佳。一般情況下，砂土含水量以8%～12%為最佳。沙基金會(huì)鋪平道路的過程中,保持鋪平道路的底部在相同的高度,如果砂地基的深度不均勻,要及時(shí)治療,聯(lián)合表面制成一種步驟,構(gòu)建的一部分反復(fù)壓實(shí),以保證順利后續(xù)項(xiàng)目。在施工過程中，應(yīng)遵循先深后淺的施工原則，分階段處理。各層接縫水平距離應(yīng)保持在0.5m～1.0m，并保證充分的壓實(shí)。對(duì)于無(wú)法機(jī)械壓實(shí)的地方，需要人工壓實(shí)，以高質(zhì)量的完成工作，避免錯(cuò)誤。市政道路工程,有一些軟土地基處理技術(shù)廣泛應(yīng)用于建設(shè)單位,所以在市政道路軟土地基處理的過程中,結(jié)合實(shí)際情況,盡可能控制投入成本,同時(shí)確保施工質(zhì)量,為其他市政工程過程創(chuàng)造良好的條件,有利于建設(shè)效率高。

4.3 對(duì)路面交通進(jìn)行合理化處理

由于市政道路軟土地基的修復(fù)工作需要大量的時(shí)間，阻礙路面交通，不利于基礎(chǔ)改造的順利進(jìn)行，因此加強(qiáng)路面交通的暢通勢(shì)在必行。首先，招募大量的志愿者作為督導(dǎo)員，指導(dǎo)道路交通，促進(jìn)道路交通，保證道路暢通。其次，開展實(shí)時(shí)路網(wǎng)路況管理，實(shí)時(shí)更新養(yǎng)護(hù)路段，保證擁堵路段的通行，有利于出行的便攜性。然后，在養(yǎng)護(hù)路段設(shè)置路障，使標(biāo)志醒目，使司機(jī)可以繞道避開早晚高峰期的交通堵塞。最后，結(jié)合相關(guān)設(shè)施和專業(yè)能力，充分參與維修工作，以知識(shí)的力量為維修工作提供有力的支持，增加自己的生活經(jīng)驗(yàn)，為自己積累寶貴的生活經(jīng)驗(yàn)。

5 結(jié)束語(yǔ)

總而言之，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和基本運(yùn)輸設(shè)施的改善，城市道路的建設(shè)正在加快，道路質(zhì)量控制也加強(qiáng)。在城市道路建設(shè)方面，必須解決加強(qiáng)軟土的問題。軟地面的特點(diǎn)是水分高，剪切抵抗力低，壓力很大。不適當(dāng)?shù)牡孛嫣幚矸桨竿鶗?huì)導(dǎo)致重新設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)質(zhì)量低和工作延誤等問題，從而造成巨大的人力和經(jīng)濟(jì)損失。目前，國(guó)內(nèi)外的科學(xué)家就解決城市道路松軟基礎(chǔ)問題開展了一些研究。例如，Leo Shanging 項(xiàng)目(城市道路項(xiàng)目)概述了基于軟地面基礎(chǔ)的常規(guī)做法，并通過內(nèi)部模型測(cè)試，利用軟地面基礎(chǔ)進(jìn)行替換后，研究了扭曲模式和沉淀因素。