談市政道路施工中軟基加固技術(shù)

尹偉

摘 要：軟土地質(zhì)自身缺陷較大，對(duì)市政道路的路基施工形成了很大的干擾。其承載力差、觸變性、流變性以及抗剪強(qiáng)度低的特性會(huì)造成路基質(zhì)量差。當(dāng)施工路段上存在軟土地質(zhì)時(shí)，必須根據(jù)軟土的類型、特性等采取科學(xué)的處理方法來(lái)對(duì)其實(shí)現(xiàn)有效的加固。本文比較全面地分析了軟土地質(zhì)加固技術(shù)，并結(jié)合實(shí)際案例講解其在工程實(shí)踐中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：市政道路;軟土地基;加固技術(shù)

中圖分類號(hào)：U416.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0 引言

市政道路施工要求地基具有承載力高、穩(wěn)定性好、抗剪切破壞性能優(yōu)異等一系列特點(diǎn)，而軟土地基在以上各個(gè)方面都存在很大缺陷，非常不利于市政道路路基施工的質(zhì)量控制。在工程實(shí)踐中通常要采用換填法、加筋法、灌漿法等技術(shù)措施來(lái)加固軟土地質(zhì)，使其符合道路路基施工的要求。

1 軟土地基對(duì)市政道路工程的負(fù)面影響

第一，高孔隙比和高含水量。軟土從物理結(jié)構(gòu)上看具有孔隙比高的特點(diǎn)，這一參數(shù)可反映出軟土地基的密實(shí)程度，數(shù)值越高代表其越是疏松，越容易收集水分，因而這種地質(zhì)大多含有較高的水分，主要分布在河流、湖泊以及富含地下水的區(qū)域。并且高孔隙比和高含水量的特點(diǎn)還在很大程度上改變了土質(zhì)的性能，導(dǎo)致其不滿足工程建設(shè)的需求。

第二，壓縮性大。在市政道路工程的路基施工中，出現(xiàn)頻率較高的一種質(zhì)量缺陷是地基的不均勻沉降，由此帶來(lái)的問題是市政道路的路基、路面容易出現(xiàn)開裂和沉陷，其使用壽命較短且維護(hù)成本高昂。軟土地基具有壓縮性大的特點(diǎn)，作為市政道路的路基，這一特性可能會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)槌两灯陂L(zhǎng)、沉降量大、沉降不均勻等一系列不利因素。并且車輛的載荷作用會(huì)進(jìn)一步加劇軟土路基的沉降，質(zhì)量難以保障。

第三，觸變性和流變性。市政道路的路基施工要求地基具有良好的可塑性，而軟土地質(zhì)主要為軟弱黏土、粉土、淤泥質(zhì)土壤以及泥炭土，其中淤泥質(zhì)土壤和泥炭土呈現(xiàn)出比較明顯的流變性，而所有的軟土地質(zhì)在外力或者載荷的作用下都會(huì)發(fā)生較大程度的變形，不利于地基的成型。道路施工過程中會(huì)進(jìn)行路基夯實(shí)、碾壓等操作，這種流變性和觸變性的地質(zhì)特點(diǎn)將嚴(yán)重制約大型機(jī)械設(shè)備的應(yīng)用。

第四，抗剪強(qiáng)度低。根據(jù)大量的統(tǒng)計(jì)事實(shí)，市政道路工程以及其他各種建筑物的地基損壞大多為剪切破壞，市政道路路基的抗剪強(qiáng)度對(duì)其穩(wěn)定性具有非常大的影響，軟土地質(zhì)的抵抗剪強(qiáng)度也會(huì)降低市政道路路基的性能[1]。

2 軟土地基加固方法

（1）換填法。當(dāng)軟土地基的厚度比較淺、范圍比較小時(shí)，可直接將軟土層開挖至一定的深度，然后使用適宜的材料（常用礦渣、級(jí)配碎石、素土、片石）填充在開挖的位置。1）挖出一定厚度的軟土層。這一施工程序類似于魚塘清淤，當(dāng)軟土層的厚度低于2 m時(shí)，可直接使用挖掘機(jī)等機(jī)械設(shè)備將其開挖至預(yù)定的深度，利用車輛將這些淤泥運(yùn)送到其他位置，如果軟土層的厚度較大（超過2 m），可采用由端部向中央分層挖除的方法來(lái)處理;2）分層換填。在開展換填施工之前需嚴(yán)格檢查基底的寬度、高層以及平整度等是否滿足工程需要，填筑的寬度要比市政道路路基的設(shè)計(jì)寬度略大，兩側(cè)各延展50 cm，填筑的厚度也要有所控制，厚度過大將會(huì)造成路基標(biāo)高超出規(guī)定范圍，為了避免這一情況，采用分層填筑、分層夯實(shí)碾壓的作業(yè)方法[2]。

（2）灌漿法。這種施工技術(shù)在路基軟土地質(zhì)的施工中具有廣泛應(yīng)用，具體可分為三個(gè)核心步驟。1）鉆孔。注漿之前要先在相關(guān)的作業(yè)區(qū)域內(nèi)制作出專門的注漿孔，可采用螺旋鉆或者回轉(zhuǎn)式鉆機(jī)來(lái)完成這一工序，前者適合厚度較淺的軟土地基，后者適用于厚度較大的軟土層。鉆孔時(shí)還要注意控制好孔徑的大小，總體上不宜過大，否則容易產(chǎn)生冒漿的問題。通常將其控制在75～110 mm的范圍之內(nèi)。2）制漿。按照科學(xué)的配比控制好水泥、添加劑以及級(jí)配碎石之間的比例，利用自動(dòng)化程度較高的拌和站來(lái)準(zhǔn)確地稱量每一種原材料的質(zhì)量，在漿料運(yùn)輸?shù)倪^程中要控制好時(shí)間，盡可能縮短運(yùn)輸?shù)臅r(shí)長(zhǎng)，防止其離析。3）注漿。在注漿泵的作用下通過預(yù)先設(shè)置的管路系統(tǒng)將漿料填充到鉆孔中，孔口形成封閉效果，注漿可采用自上而下或者自下而上的方式?？傮w而言，自下而上的方式運(yùn)用更多。

（3）加筋法。軟土地質(zhì)的主要缺陷在于抗拉強(qiáng)度差、易變形、承載力差等，在工程實(shí)踐中還經(jīng)常在軟土地質(zhì)中設(shè)置土工格柵、碎石樁等可顯著提高其抗拉性能和承載力的加筋材料。由于加筋材料具有多種類型，具體的施工方法也因此而存在差異，以土工格柵為例，其剛度、抗拉強(qiáng)度等都遠(yuǎn)遠(yuǎn)強(qiáng)于普通的土壤層，將其置于軟土層時(shí)可有效提高承載力和穩(wěn)定性。在施工時(shí)先將場(chǎng)地平整好，如果施工區(qū)域存在積水，也要清理掉。場(chǎng)平之后將10 cm厚度的砂墊層鋪設(shè)在上部，然后再將土工格柵按照設(shè)計(jì)好的形式鋪設(shè)在地基上。在保持足夠松緊度的情況下檢查其表面是否存在碎石、硬塊等容易造成破壞的異物，及時(shí)清理掉[3]。

（4）堆載預(yù)壓法。水力沖擊所形成的充填土以及含水量大的淤泥質(zhì)土壤應(yīng)該采用先排水后固結(jié)的方法，堆載預(yù)壓法是其中的典型代表。平整場(chǎng)地、測(cè)量高程之后在軟土地基上層鋪設(shè)土工膜，然后按照計(jì)算好的載荷在土工膜上方堆載一定厚度的土、砂、石料。軟土層中事先已經(jīng)布設(shè)了塑料排水板，上方載荷的作用使軟土層中的水分從這些排水板中流出，并且土層逐漸沉降下來(lái)，其強(qiáng)度、承載力也將大幅提升[4]。施工人員要根據(jù)沉降觀測(cè)樁分析軟土層固結(jié)的效果，當(dāng)其不再發(fā)生沉降之后，即可判斷載荷作用達(dá)到極限。為了提升固結(jié)效果，還可采用超載預(yù)壓的技術(shù)，原理上基本一致。

（5）真空預(yù)壓法。實(shí)際上這種方法與堆載預(yù)壓排水固結(jié)法在原理上具有很大的相似性，二者均屬于排水固結(jié)法這一大類。這種加固技術(shù)的原理是事先在軟土地基中埋設(shè)好豎向的排水板，在軟土地基的表層鋪設(shè)一層水平的排水砂墊層。將聚乙烯材料制成的塑料薄膜鋪設(shè)在砂墊層上方，做好四周的密閉處理。軟土地基中提前埋設(shè)了管道，在抽真空裝置的作用下將軟土層內(nèi)的空氣排出來(lái)，并形成負(fù)壓[5]。此時(shí)大氣壓力會(huì)在軟土層上產(chǎn)生強(qiáng)大的壓強(qiáng)，進(jìn)而借助其擠壓作用將軟土地基中的水分從排水通道中大量排出，原本的軟土層在水分流失之后會(huì)逐漸固結(jié)和沉降，承載力、抗剪強(qiáng)度等都會(huì)大幅度的提升，達(dá)到市政道路路基施工的要求。在具體實(shí)施的過程中一定要加強(qiáng)密封溝的控制，密封不嚴(yán)密時(shí)會(huì)造成抽真空失效。

（6）強(qiáng)夯置換法。在處理塑形變形大的軟弱黏土或者粉土?xí)r可采用強(qiáng)夯置換法，施工時(shí)遵循以下步驟。1）使用推土機(jī)、裝載機(jī)等施工機(jī)械將施工區(qū)域的軟土層平整均勻，由于強(qiáng)夯法使用重錘夯擊地面，直接作用于軟土層時(shí)容易產(chǎn)生粘黏的問題，因而可在軟土路基的表層鋪設(shè)一層砂石層，作為重錘施工的夯擊點(diǎn)，其厚度可控制在1～2 m的范圍;2）由于強(qiáng)夯置換法使用的重錘的體積和重量都非常大，在施工之前要根據(jù)路基的寬度設(shè)置好夯擊點(diǎn)的具體位置，為了有效判斷夯擊的程度，在施工前還要測(cè)量出場(chǎng)地的高層，作為后續(xù)對(duì)比的依據(jù);3）待機(jī)械設(shè)備準(zhǔn)備就緒，前期的基礎(chǔ)測(cè)量完成作業(yè)后，計(jì)算好重錘提升的高度以及錘擊地面上產(chǎn)生的能量，按照事先設(shè)計(jì)的點(diǎn)位逐步完成夯實(shí)置換，確保夯擊次數(shù)達(dá)到設(shè)計(jì)要求;4）強(qiáng)夯置換法實(shí)際上是在路基上形成了一系列強(qiáng)度極大的墩體，當(dāng)設(shè)計(jì)的夯擊點(diǎn)完成施工后再將場(chǎng)地推平，以低于強(qiáng)夯時(shí)的能量滿夯，控制好標(biāo)高[6]。

3 軟土地基加固技術(shù)工程應(yīng)用

（1）工程概況。某城市主干道設(shè)計(jì)全長(zhǎng)為1 663.84 m，設(shè)計(jì)最高車速為每小時(shí)50 km，路幅為三幅，寬度達(dá)到了50 m。該項(xiàng)目在地質(zhì)勘察階段發(fā)現(xiàn)部分路段由于地勢(shì)比較低洼，在降雨后會(huì)產(chǎn)生非常多的積水，長(zhǎng)期的浸泡導(dǎo)致這一路段的含水量非常大，形成了軟土地質(zhì)，以淤泥質(zhì)的軟土基為主。經(jīng)嚴(yán)格的地質(zhì)勘察，獲得基礎(chǔ)的地質(zhì)數(shù)據(jù)，具體可參考表1。

（2）加固措施。該項(xiàng)目的不良地質(zhì)范圍較小，僅僅為低洼路段，因此，主要采用換填法來(lái)處理，整體的施工思路是先清除軟土地質(zhì)路段的淤泥，然后綜合運(yùn)用改良土、片石以及土工格柵等措施來(lái)填筑開挖后的區(qū)域，具體施工步驟如下。

第一，排水清淤。使用水泵將積聚在低洼路段上的水清理出來(lái)，然后利用挖掘機(jī)開挖軟土地質(zhì)，由于表層為淤泥，開挖時(shí)要將淤泥層完全清理出來(lái)，直至漏出深層的不含淤泥的土體，測(cè)量好高程。第二，填筑片石。該項(xiàng)目在施工中采用直徑不低于300 mm、抗壓強(qiáng)度不低于35 MPa的片石來(lái)填筑軟土地基路段，機(jī)械車輛將片石卸料在現(xiàn)場(chǎng)，然后利用推土機(jī)將其推平，為確保片石的壓實(shí)度，使用振動(dòng)壓路機(jī)處理片石。整個(gè)填筑過程分層實(shí)施，每填筑一層就使用壓路機(jī)先處理一遍，然后再借助填筑上層的片石，每一層的厚度控制在50 cm以下。第三，換填改良土。該項(xiàng)目中使用的改良土為粗粒土、黏土以及石灰攪拌而成的混合物，與片石一起填筑，作為填充片石的材料。同樣按照分層填筑和壓實(shí)的方法來(lái)處理。

4 結(jié)束語(yǔ)

市政道路施工中對(duì)路基的地質(zhì)條件具有較高的要求，地基要具有沉降穩(wěn)定、承載力高、抗剪強(qiáng)度高等一系列優(yōu)點(diǎn)，而軟土地質(zhì)在這些性能上都具有很大的缺陷。在工程實(shí)踐中要依據(jù)軟土地質(zhì)的特點(diǎn)采用有效的加固措施來(lái)提升其性能指標(biāo)，使其滿足路基施工的技術(shù)要求，典型的如加筋法、換填法等。

參考文獻(xiàn)

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