軟基加固技術(shù)在道路施工中的應(yīng)用

雷斌

（中建路橋集團(tuán)有限公司，河北 石家莊 050000）

1 工程概況

某道路工程項(xiàng)目路線總長(zhǎng)約1 250m，其規(guī)劃紅線寬度為50m，按一級(jí)公路標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)時(shí)速為60km。本次主要為舊路加寬，原路面橫斷面形式為：K0+000—K0+740：人行道（寬3.5m）+行車道（寬14m）+人行道（寬3.5m）；K0+840—K1+250：非機(jī)動(dòng)車道（寬5m）+綠化帶（寬1.0m）+機(jī)動(dòng)車道（寬15m）+綠化帶（寬1.0m）+非機(jī)動(dòng)車道（寬5m）。原路面為混凝土路面，加寬處路面采用瀝青路面?，F(xiàn)以該道路工程項(xiàng)目為例，對(duì)其軟基加固技術(shù)應(yīng)用作如下分析。

2 工程地質(zhì)條件

擬建場(chǎng)地范圍內(nèi)分布有淤泥質(zhì)砂層、淤泥與淤泥質(zhì)土，這些地層的容許承載力很低，受7度地震烈度持續(xù)作用后，將產(chǎn)生明顯的震陷。場(chǎng)地范圍內(nèi)軟土分布較為普遍，大多處于流塑至軟塑狀，基本不具備工程性質(zhì)，壓縮性與靈敏度都很高，當(dāng)?shù)孛娑演d較重時(shí)，將產(chǎn)生不同程度的蠕變與沉降[1]。地層從上到下依次為：

（1）填筑土層，呈褐黃色與褐灰色，主要由黏性土與砂兩部分組成，此外還含有巖塊、碎石與磚塊，原道路范圍以外填筑土層呈松散狀，該地層在整條線路上的鉆孔都有揭露，其層厚在1.00～6.10m 范圍內(nèi)，平均厚度為2.74m。

（2）黏土層，呈褐灰色與淺灰色，主要成分為黏粒，此外還含有一定量的粉粒與砂，處于軟可塑狀態(tài)，整條線路中只有LJCK3 鉆孔有所揭露，其頂面埋深在2.00m左右，層厚為0.90m。

（3）淤泥與淤泥質(zhì)土層，呈深灰色與灰黑色，主要成分為黏粒，此外還含有一定量的有機(jī)質(zhì)與粉細(xì)砂，有輕微的臭味，處于流塑狀態(tài)，整條線路中有16個(gè)鉆孔揭露此層，在路基段中大量分布，其頂面埋深在0.00～6.10m范圍內(nèi)，層厚在0.50～7.50m范圍內(nèi)，平均層厚為2.05m。

（4）中砂層（局部為粗砂層），呈褐黃色與褐灰色，主要成分為石英質(zhì)，分選性較差，但有良好級(jí)配，處于飽和松散狀態(tài)，整條線路中有12個(gè)鉆孔揭露此層，主要在路基段中分布，其頂面埋深在2.30～9.00m 范圍內(nèi)，層厚在1.90～8.10m范圍內(nèi)，平均層厚為4.56m。

（5）淤泥質(zhì)砂層，呈深灰色與青灰色，主要成分為石英質(zhì)，且含有淤泥質(zhì)土，分選性與級(jí)配均相對(duì)較差，處于飽和與松散狀態(tài)，整條線路中有16個(gè)鉆孔揭露此層，基本都處在路基地段中，其頂面埋深在0.00～9.80m范圍內(nèi)，層厚在0.90～7.90m范圍內(nèi)，平均層厚為3.36m。

（6）中、粗砂層，呈褐灰色與褐黃色，主要成分為石英質(zhì)，且含有一定量的黏粒，分選性相對(duì)較差，但有良好的級(jí)配，處于稍密至中密的狀態(tài)，整條線路中有13 個(gè)鉆孔揭露此層，大部分處在橋梁段，其頂面埋深在0.00～11.00m范圍內(nèi)，層厚在1.30～12.30m范圍內(nèi)，平均層厚為7.23m。

以上各土層的主要物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)為：

（1）填筑土層：取樣深度為2.5～2.7m，含水量為31.5%，濕密度為1.85g/cm3，孔隙度為1.1%，液限為37.8%，塑性指數(shù)為35.1%，壓縮系數(shù)為0.469MPa-1，固結(jié)系數(shù)為6.2×10-3cm2/s，直接快剪凝聚力為8.2kPa，直接快剪摩擦角為10.7°；

（2）淤泥質(zhì)砂層：取樣深度為7.5～7.8m，含水量為50.5%，濕密度為1.68g/cm3，孔隙度為1.4%，液限為43.0%，塑性指數(shù)為28.5%，壓縮系數(shù)為0.893MPa-1，固結(jié)系數(shù)為0.84×10-3cm2/s，直接快剪凝聚力為3.1kPa，直接快剪摩擦角為2.4°；

（3）粗砂層：取樣深度為8.5～8.8m，含水量為11.3%，濕密度為1.97g/cm3，孔隙度為0.56%，液限為33.4%，塑性指數(shù)為15.6%，壓縮系數(shù)為0.04MPa-1，固結(jié)系數(shù)為8.1×10-3cm2/s，直接快剪凝聚力為5.2kPa，直接快剪摩擦角為37.2°。

3 軟基設(shè)計(jì)

瀝青路面按照15 年的使用年限進(jìn)行設(shè)計(jì)，將路基部分拼接完成后，舊路路基中心和新路路肩之間橫坡度增大值不能超過0.5%，且舊路中心周圍附加沉降增加值不能超過30mm。在穩(wěn)定性驗(yàn)算過程中，按照?qǐng)A弧條分法確定穩(wěn)定安全系數(shù)，在施工過程中采用直剪快剪技術(shù)指標(biāo)，而在運(yùn)營(yíng)過程中采用固結(jié)快剪技術(shù)指標(biāo)，兩者安全系數(shù)分別為1.1和1.2，經(jīng)穩(wěn)定性驗(yàn)算后，安全系數(shù)在1.2以上[2]。

考慮到該工程路基主要部分處在舊路路基段，因此為避免新舊路基產(chǎn)生較大沉降差，需在加寬路基處進(jìn)行處理，處理方法為水泥攪拌樁，樁徑按50cm控制，按全等三角形進(jìn)行布置，樁之間的距離為1.3m 和1.5m，行車道內(nèi)按1.3m 控制，道外按1.5m 控制，鋪設(shè)厚度為30cm 的墊層，并在墊層表面鋪設(shè)土工格柵。水泥攪拌樁需進(jìn)入到持力層中至少0.5m，樁體28d無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度應(yīng)達(dá)到1.0MPa 以上，90d 無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度需達(dá)到1.8MPa以上，單樁承載力應(yīng)達(dá)到120kN以上[3]。

4 軟基施工

4.1 漿液配制和輸送

漿液采用32.5 普硅水泥配制，其設(shè)計(jì)用量確定為65kg/m。在攪拌灰漿的過程中，應(yīng)先加水，然后按施工配合比確定的順序投料，借助砂漿攪拌機(jī)對(duì)水泥漿進(jìn)行攪拌，使其達(dá)到均勻，灰漿攪拌時(shí)間應(yīng)達(dá)到4min 以上。將水泥漿輸送到集料斗時(shí)，應(yīng)進(jìn)行過篩，以免混入硬塊。集料斗容量需達(dá)到0.2m3，防止由于供料不足導(dǎo)致斷樁，或由于漿液過多導(dǎo)致沉淀使?jié){液濃度無(wú)法達(dá)到要求。漿液輸送到儲(chǔ)漿罐后應(yīng)持續(xù)攪拌，防止?jié){液發(fā)生離析。水泥漿采用擠壓式灰漿泵和膠管輸送至鉆桿，然后通過出漿口射出[4]。

4.2 深層攪拌

本次采用兩噴四攪工藝進(jìn)行施工，在第一次下鉆過程中，噴漿量按總量20%～40%控制，提鉆時(shí)將剩余漿量噴出，整個(gè)施工過程需完成四次攪拌。

4.2.1 測(cè)量放樣

嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求的樁位實(shí)施放樣編號(hào)，為施工順利開展奠定基礎(chǔ)。待機(jī)械安裝完成，且調(diào)試完畢后，開始鉆機(jī)就位；將鉆機(jī)安放到指定位置后借助塔架對(duì)攪拌機(jī)進(jìn)行吊裝，確保攪拌機(jī)鉆桿始終保持垂直，并與樁位完全對(duì)準(zhǔn)。

4.2.2 帶漿下鉆

漿液開始從出漿口向外噴出以后，開啟攪拌機(jī)，待其鉆頭下沉到設(shè)計(jì)要求的深度后，應(yīng)繼續(xù)攪拌噴漿1～2min 的時(shí)間，然后使攪拌頭從樁底開始反轉(zhuǎn)與噴漿，將鉆頭提升到地面下部0.25m的位置。

4.2.3 復(fù)攪

在第二次鉆進(jìn)過程中不進(jìn)行噴漿，在重新復(fù)攪下沉到樁底后，采用相同的方法使鉆頭反轉(zhuǎn)，直到地面下部0.25m 處，此時(shí)方可完成該樁的施工，將樁機(jī)移至下一個(gè)樁位。

4.2.4 下鉆與提鉆速度

下鉆與提鉆的速度是對(duì)噴漿量予以控制的關(guān)鍵因素，需通過試樁確定，在沒有特殊要求時(shí)，鉆進(jìn)速度不能超過0.8m/min。將鉆頭下鉆至樁底后需繼續(xù)攪拌1～2min的時(shí)間，然后向上提鉆，使樁底有充足灰量。

4.2.5 下沉或提升時(shí)間

下沉或提升時(shí)間要安排專人進(jìn)行記錄，要求時(shí)間誤差不超過5s。如果復(fù)攪時(shí)產(chǎn)生空洞或其他意外事故，對(duì)樁體質(zhì)量造成影響，需在提出鉆機(jī)后立即使用素土進(jìn)行回填，并盡快重新噴漿和攪拌，確保補(bǔ)救能在12h之內(nèi)完成，且搭接長(zhǎng)度要達(dá)到1.0m以上。

4.3 施工控制與注意事項(xiàng)

（1）鉆機(jī)要配備自動(dòng)計(jì)量裝置，同時(shí)定期做好標(biāo)定，沒有自動(dòng)計(jì)量裝置的鉆機(jī)不允許在施工中使用，利用自動(dòng)計(jì)量裝置對(duì)瞬時(shí)與累計(jì)噴漿量進(jìn)行記錄。對(duì)于儲(chǔ)漿罐的容量，不能少于單根樁所用灰量+65kg，防止由于灰漿數(shù)量不足導(dǎo)致施工中斷。

（2）施工中對(duì)噴漿高程予以嚴(yán)格控制，中途不允許中斷，以保證樁長(zhǎng)滿足要求。噴漿完成前不允許提鉆。

（3）施工時(shí)如果發(fā)現(xiàn)噴漿數(shù)量不足，則應(yīng)由監(jiān)理人員在樁位周圍選擇適宜的位置進(jìn)行補(bǔ)樁。

（4）在樁體施工過程中，采用中低擋的速度進(jìn)行鉆進(jìn)與提升，不可采用高速擋。

（5）在壓漿過程中應(yīng)注意防止斷漿，同時(shí)要防止輸漿管發(fā)生堵塞。

（6）所有技術(shù)參數(shù)都要按照設(shè)計(jì)要求確定，尤其是噴漿速度、攪拌速度與提升速度。

（7）對(duì)重復(fù)攪拌過程中的下沉速度與提升速度進(jìn)行嚴(yán)格控制，確保加固范圍內(nèi)任意深度位置都能得到充分?jǐn)嚢琛?/p>

（8）成樁時(shí)，由于任何原因造成的中斷，都要在恢復(fù)下沉與攪拌時(shí)將攪拌葉下沉0.5m。

（9）對(duì)于兩根相鄰的樁柱，其施工間隔時(shí)間要控制在12h之內(nèi)。

（10）施工開始前要確定各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)，如灰漿泵輸漿量、灰漿經(jīng)輸漿管進(jìn)入到攪拌機(jī)噴漿口需要的時(shí)間，以及起吊設(shè)備的提升速度，同時(shí)結(jié)合設(shè)計(jì)要求采用試樁的方法確定具體的施工工藝方法。

（11）水泥在使用前必須進(jìn)行過篩，漿液配制完成后注意防止離析，且應(yīng)確保泵送保持連續(xù)。漿液配制時(shí)，包括泵送時(shí)間、罐數(shù)與外加劑用量在內(nèi)的數(shù)據(jù)都要安排專人進(jìn)行記錄，此外，對(duì)于噴漿數(shù)量和攪拌深度則要采用經(jīng)國(guó)家計(jì)量部門認(rèn)證的監(jiān)測(cè)儀器實(shí)施自動(dòng)記錄。

（12）攪拌機(jī)實(shí)際提升速度與次數(shù)都應(yīng)滿足相關(guān)工藝要求，同時(shí)安排專人負(fù)責(zé)記錄。

（13）在水泥漿液噴出后應(yīng)持續(xù)攪拌30s 的時(shí)間，待水泥漿和樁端土達(dá)到充分混合后，方可開始對(duì)攪拌頭進(jìn)行提升。

（14）為防止工程質(zhì)量通病，施工中應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：深層攪拌機(jī)必須保持垂直，同時(shí)注意平整度與導(dǎo)向架垂直度；攪拌葉下沉至一定程度后，方可開始按照設(shè)計(jì)要求的配合比進(jìn)行漿液配制；配制完成的水泥漿不能發(fā)生離析，水泥漿必須嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求的配合比進(jìn)行配制，并對(duì)水泥進(jìn)行過篩，且為了防止水泥漿發(fā)生離析，輸送到灰漿機(jī)中應(yīng)持續(xù)攪拌，在壓漿開始前才能將漿液輸送至料斗當(dāng)中；按照需達(dá)到的加固強(qiáng)度及均勻性進(jìn)行預(yù)攪，以使軟土完全破碎，為后續(xù)的均勻攪拌奠定基礎(chǔ)。

4.4 施工中可能出現(xiàn)的問題與解決方法

4.4.1 攪拌不均勻

深層攪拌樁的樁身強(qiáng)度與質(zhì)量主要取決于攪拌是否均勻，對(duì)此，在攪拌樁施工開始前，應(yīng)先做好場(chǎng)地與工程地質(zhì)條件分析。由于粉質(zhì)黏土與黏土的內(nèi)聚力較大，有很強(qiáng)的黏性，因此按照常規(guī)方法進(jìn)行施工時(shí)，最終的攪拌均勻性很差，可能發(fā)生分離，使鉆頭上黏結(jié)土球，應(yīng)通過增加鉆頭葉片或增加鉆頭長(zhǎng)度與上下葉片之間的距離來(lái)解決。此外，還可通過增加復(fù)攪次數(shù)來(lái)保證攪拌均勻性。淤泥質(zhì)土引起含水率較高，與水泥漿之間的融合性較差，因此會(huì)產(chǎn)生攪拌不均勻的問題，導(dǎo)致水泥土分離，無(wú)法形成應(yīng)有的強(qiáng)度，對(duì)此，應(yīng)通過提高水泥用量與漿液濃度或增加復(fù)攪次數(shù)來(lái)解決。

4.4.2 土質(zhì)不均勻與障礙樁

如果施工區(qū)域內(nèi)存在河道、建筑垃圾與老宅地基，則要根據(jù)地基報(bào)告進(jìn)行區(qū)域劃分，當(dāng)深度較淺時(shí)，可采用人工進(jìn)行清理，然后用素土進(jìn)行回填；而當(dāng)深度較深時(shí)，應(yīng)在征得設(shè)計(jì)單位的許可后，加強(qiáng)鄰樁或在周圍進(jìn)行補(bǔ)樁。如果施工中遇到硬土層，則要對(duì)鉆頭工藝予以改進(jìn)，在最下部葉片按照一定間隔距離增設(shè)排爪，以增加鉆機(jī)配重與鉆頭壓力；當(dāng)沖水不會(huì)給樁身強(qiáng)度造成影響時(shí)，可采用沖水的方法處理，但該方法要謹(jǐn)慎使用。

4.4.3 漏漿

若在施工區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生漏漿，則會(huì)在潛水層滲流作用下導(dǎo)致漿液產(chǎn)生流失滲漏，影響成樁效果，對(duì)此應(yīng)采取以下措施處理：在相對(duì)較淺的部位采用換填方法處理；而在相對(duì)較深的部位，經(jīng)設(shè)計(jì)單位許可后增加復(fù)攪次數(shù)，確保漿液滲透至周圍涂層，并適當(dāng)提高漿液濃度，在條件允許的情況下亦可進(jìn)行化學(xué)加固，以減弱泥漿滲透性，保證加固效果。

4.4.4 地基土含水率較低

當(dāng)?shù)鼗梁瘦^低時(shí)，由于土性干燥會(huì)使樁體強(qiáng)度降低，嚴(yán)重時(shí)將產(chǎn)生如同豆腐渣的結(jié)構(gòu)。針對(duì)這一現(xiàn)象，可采用以下措施處理：適當(dāng)增加噴漿量或進(jìn)行噴水?dāng)嚢瑁淮_保在最佳含水率條件下成樁，保證最終的成樁效果。

5 軟基加固效果

施工開始前，應(yīng)確保水泥強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求，按照設(shè)計(jì)要求的配合比進(jìn)行拌制，在施工中要確保樁體的垂直度與樁位準(zhǔn)確性，使成樁達(dá)到均勻，做好各項(xiàng)施工記錄。工程檢測(cè)方法為抽芯法和室內(nèi)試驗(yàn)法相結(jié)合。強(qiáng)度檢驗(yàn)按總樁數(shù)的3%抽樣進(jìn)行，確定樁身抗壓強(qiáng)度；荷載試驗(yàn)在混凝土齡期達(dá)到28d后進(jìn)行，要求單樁承載力與復(fù)合地基承載力均達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。本次共檢驗(yàn)了25組試樣，檢驗(yàn)結(jié)果為：在0～11.5m的深度范圍內(nèi)，7.5m 深以內(nèi)呈灰黑色，7.5m 深以下呈灰黃色，芯樣主要為短柱狀，部分為餅狀，用手不易扯斷，整個(gè)樁體的攪拌較為均勻，且膠結(jié)良好。對(duì)樁體上部、中部與下部分別進(jìn)行強(qiáng)度試驗(yàn)，30d 齡期抗壓強(qiáng)度都能達(dá)到1.1MPa 以上，而90d 齡期的抗壓強(qiáng)度可以達(dá)到1.85MPa以上。在檢驗(yàn)單樁承載力的基礎(chǔ)上，對(duì)整個(gè)復(fù)合地基進(jìn)行了強(qiáng)度檢驗(yàn)，結(jié)果表明，地基承載力不低于125kPa，滿足設(shè)計(jì)提出的達(dá)到110kPa以上的要求。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在道路建設(shè)中軟基處理是一項(xiàng)重要內(nèi)容，必須引起相關(guān)人員的高度重視。目前，該道路工程軟基處理已經(jīng)完成，且經(jīng)檢驗(yàn)確認(rèn)其施工質(zhì)量合格，所用軟基處理方法合理可行，可供同類工程參考借鑒。