道路工程軟土地基處理研究

荊世娜

盛玖建設(shè)集團(tuán)有限公司 山西 太原 030032

在我國(guó)大部分道路工程施工過(guò)程當(dāng)中，往往會(huì)存在軟土地基這個(gè)問(wèn)題。如果無(wú)法在施工之前對(duì)軟土地進(jìn)行專(zhuān)業(yè)處理，往往會(huì)在施工完成之后存在沉降的問(wèn)題，會(huì)影響整體道路工程施工的施工質(zhì)量，消耗大量的人力、物力以及財(cái)力，影響人們的日常出行和交通，甚至?xí)槌鞘械陌l(fā)展帶來(lái)嚴(yán)重的負(fù)面影響。因此，在道路工程施工過(guò)程當(dāng)中存在軟土地基問(wèn)題時(shí)，必須要結(jié)合實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)狀況以及當(dāng)?shù)氐氖┕ぜ夹g(shù)水平進(jìn)行綜合探討，并從中找出最適合當(dāng)?shù)氐缆饭こ淌┕さ能浲恋鼗幚硎侄巍?/p>

1 常見(jiàn)的道路工程軟土地基處理技術(shù)

1.1 CFG樁處理技術(shù)

CFG樁法是道路工程中常見(jiàn)且更有效的軟土地基處理技術(shù)，又被稱(chēng)為水泥粉煤灰碎石樁。這一處理技術(shù)主要是將水泥、粉煤灰以及石屑等進(jìn)行混合后加入到碎石當(dāng)中，混合均勻后加入水進(jìn)行攪拌，攪拌均勻后進(jìn)行固結(jié)，形成具備粘結(jié)性較高且強(qiáng)度更高的樁。其中，CFG樁中碎石的作用為基礎(chǔ)性材料，水泥的作用則是膠結(jié)，進(jìn)而提高混合后材料的粘結(jié)性。同時(shí)石屑的加入可以調(diào)節(jié)混合材料的級(jí)配，粉煤灰的加入也提高了混合材料的和易性。與此同時(shí)，粉煤灰等材料都來(lái)自于工業(yè)廢料，再加上CFG樁并不需要鋼筋等結(jié)構(gòu)，與其他管樁等技術(shù)相比成本能夠降低至1/2。

1.2 換填置換處理技術(shù)

軟土地基處理當(dāng)中的換填置換技術(shù)，指的是利用一種強(qiáng)度較大的土層材料與軟土地基當(dāng)中的土層進(jìn)行置換，進(jìn)一步提升軟土地基的承載力，避免在施工過(guò)程當(dāng)中出現(xiàn)沉降的問(wèn)題。一般來(lái)說(shuō)，換填置換技術(shù)主要包括擠淤置換和土墊層兩種不同的方法。在換填置換技術(shù)當(dāng)中，施工單位只需要將軟土地基挖至某一固定的深度當(dāng)中，并選擇具有較強(qiáng)穩(wěn)定性的施工材料對(duì)土層進(jìn)行回填[1]。這一技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵處就在于所選擇的材料，一般來(lái)說(shuō)，會(huì)選擇碎石、灰土等不同的施工材料。

1.3 水泥攪拌樁處理技術(shù)

水泥攪拌樁法是利用深層攪拌樁機(jī)將水泥與軟土進(jìn)行攪拌與混合，從而形成具備較高穩(wěn)定性與承載力的水泥土樁，一般多用于黃土或素填土等道路工程地基結(jié)構(gòu)當(dāng)中。而要在呈酸性的軟土地基中應(yīng)用水泥攪拌樁法則需要進(jìn)行進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)。比如需要檢測(cè)軟土地基所含水量，若含水量較高，比如超過(guò)了70%時(shí)，這一軟土地基就不能使用水泥攪拌樁法。

1.4 堆載預(yù)壓處理技術(shù)

堆載預(yù)壓法主要應(yīng)用在工程項(xiàng)目建設(shè)之前，利用超過(guò)或與設(shè)計(jì)荷載相同的填土壓力，使軟土地基提前沉降，從而提升軟土地基的強(qiáng)度。而堆載使用的多是砂石等散狀材料。在堆載預(yù)壓的過(guò)程當(dāng)中，若地基強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，可以去荷載。但由于軟土地基排水時(shí)間需求較長(zhǎng)，道路工程往往先開(kāi)展堆載預(yù)壓工作，之后開(kāi)展橋梁等施工工作等待其固結(jié)完成。

1.5 粉噴樁復(fù)合處理技術(shù)

粉噴樁復(fù)合地基處理技術(shù)同樣也是道路施工過(guò)程中常見(jiàn)的軟土地基處理方法，該方法主要應(yīng)用在地基結(jié)構(gòu)較低的情況。需要選擇科學(xué)合理的設(shè)備進(jìn)行鉆孔，并將已經(jīng)配制好的固化劑噴射至孔洞當(dāng)中，能夠使軟土層與固化劑之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)而蒸發(fā)掉固化劑當(dāng)中的水分，使軟土地基的穩(wěn)定性得到大大提升。

2 道路工程軟土地基處理技術(shù)實(shí)例分析

2.1 工程概況

本工程施工道路為當(dāng)?shù)刂鞲陕罚挥谀吵鞘新糜螀^(qū)域內(nèi)，規(guī)劃終點(diǎn)為某條規(guī)劃道路。本次工程道路施工目的在于為當(dāng)?shù)芈糜螀^(qū)提供良好的交通設(shè)施。在本工程道路施工過(guò)程當(dāng)中，沿線為當(dāng)?shù)睾＿厸_填區(qū)且沖填地質(zhì)的厚度在6.5m左右，時(shí)間大約為三年。在施工之前并未經(jīng)過(guò)真空預(yù)壓處理，且在沖填厚度內(nèi)還存在5.5m厚的淤泥質(zhì)粘土，含水量高，導(dǎo)致該工程的軟土地基范圍較大、分布不均勻、地基承載力很低，屬于典型的軟土地基。在道路施工過(guò)程當(dāng)中，這一地質(zhì)會(huì)對(duì)整體施工質(zhì)量造成較大的影響，不僅影響了施工過(guò)程當(dāng)中的機(jī)械入場(chǎng)，甚至?xí)谑┕み^(guò)程當(dāng)中出現(xiàn)道路沉降。由于本身沖填地質(zhì)就具有較高的敏銳度，不管是低強(qiáng)度還是高強(qiáng)度的施工，都會(huì)對(duì)地基產(chǎn)生較強(qiáng)的影響。如果想要以該軟土層作為道路路基，就必須要對(duì)其進(jìn)行妥善的軟土地基處理。

在開(kāi)始施工之前，用兩臺(tái)攪拌設(shè)備自道路的兩端開(kāi)始施工，并按照設(shè)計(jì)位置逐步布樁，其布樁的深度按照施工方案的要求開(kāi)展。每天施工時(shí)間為十小時(shí)，如果白天施工無(wú)法達(dá)到相關(guān)的施工要求，則可以適當(dāng)添加夜班作業(yè)。但是，在夜間施工時(shí)，應(yīng)當(dāng)注意控制噪音。每日每臺(tái)設(shè)備的完成量應(yīng)當(dāng)在500m3之上。該工程的施工計(jì)劃為20天完工，先進(jìn)行機(jī)動(dòng)車(chē)道軟土地基施工，然后進(jìn)行綠化帶范圍的軟土地基施工。在完成所有軟土地基施工之后，再由兩臺(tái)攪拌機(jī)進(jìn)行合攏，攪拌機(jī)的接合處至少應(yīng)當(dāng)有一米的重合長(zhǎng)度。

2.2 施工方法

在該工程施工之前，原計(jì)劃使用挖掘設(shè)備對(duì)土層進(jìn)行開(kāi)挖，挖掘深度為1.5m，再對(duì)軟土層進(jìn)行固化處理，深度在3m左右。但實(shí)際情況與原施工預(yù)計(jì)情況有較大差距，主要是由于整體軟土層的含水量較高，且表層土層的承載能力較低，當(dāng)挖掘機(jī)進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)后，出現(xiàn)了嚴(yán)重下陷情況，導(dǎo)致原有施工方案無(wú)法實(shí)施。

因此，在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工的過(guò)程當(dāng)中，對(duì)施工方法進(jìn)行細(xì)節(jié)性調(diào)整，具體主要包括以下兩點(diǎn)。其一，按照施工設(shè)計(jì)的要求，對(duì)淤泥層進(jìn)行固化劑攪拌處理，加入10%的固化劑，使淤泥層形成固化土。在進(jìn)行初步凝固之后，使淤泥層的強(qiáng)度能夠達(dá)到挖掘機(jī)的載重需求之后，再利用陸用的挖掘機(jī)對(duì)該處進(jìn)行反復(fù)碾壓處理，待到淤泥層強(qiáng)度增強(qiáng)之后，再使用振動(dòng)壓路機(jī)進(jìn)行二次碾壓[2]。其二，在綠化帶軟土地基施工過(guò)程中，摻入8%的固化劑對(duì)土層進(jìn)行攪拌，形成固化土，保證凝固強(qiáng)度達(dá)到載重要求后，再利用陸用挖掘機(jī)進(jìn)行反復(fù)碾壓，待到其碾壓強(qiáng)度得到進(jìn)一步提升之后，同樣利用振動(dòng)壓路機(jī)進(jìn)行反復(fù)碾壓工作。

2.3 施工工藝

在開(kāi)始正式施工之前，根據(jù)對(duì)軟土層的測(cè)試結(jié)果，選用合適的固化劑并擬定固化劑的配比，具體固化劑配比如表1所示。按照相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)定和要求，對(duì)機(jī)動(dòng)車(chē)位置的地基進(jìn)行固化處理，選擇水泥熟料粉、石灰、激發(fā)劑，分散劑、表面活性劑作為固化劑的具體配比材料，且摻量為10%。對(duì)綠化帶施工范圍內(nèi)的軟土層進(jìn)行固化的固化劑的摻量為8%。

表1 固化劑配比

首先，對(duì)地基進(jìn)行平整處理和排水作業(yè)。對(duì)于施工位置并不平整的土層位置需要進(jìn)行平整處理，有條件的地塊可以通過(guò)挖渠排水和定點(diǎn)排水的方式對(duì)整個(gè)土層進(jìn)行排水處理。其次，使用兩套不同的攪拌設(shè)施，其中一套為阿魯式攪拌機(jī)，主要用于2.5m以上的淤泥層的攪拌工作，而另一套旋切式的攪拌機(jī)主要用于2m以上的淤泥攪拌工作。開(kāi)展攪拌工作時(shí)，需要沿著原有的施工線路進(jìn)行施工，靠近基礎(chǔ)位置應(yīng)適當(dāng)增加施工時(shí)間，并提高固化劑的摻入量，對(duì)路基進(jìn)行攪拌，使固化劑能夠與原路基層做到緊密融合。在原路基層和固化劑中間不應(yīng)當(dāng)出現(xiàn)任何隔層。最后，對(duì)不同層次軟土地基的固化，嚴(yán)格按照施工設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)展。對(duì)綠化帶范圍進(jìn)行軟土地基固化摻入固化劑應(yīng)當(dāng)為8%，且施工工藝與機(jī)動(dòng)車(chē)道的處理方式相同。在攪拌的過(guò)程當(dāng)中，應(yīng)當(dāng)保證攪拌均勻且攪拌次數(shù)應(yīng)當(dāng)在25次以上，在完成攪拌之后的淤泥顆粒直徑應(yīng)當(dāng)在5mm以下。在施工過(guò)程中，主要用到的施工設(shè)備類(lèi)型如表2所示。

表2 主要施工設(shè)備

在完成初步的攪拌工作之后，應(yīng)當(dāng)對(duì)整個(gè)路面進(jìn)行找平，在找平期間應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格禁止任何車(chē)輛駛?cè)氲缆樊?dāng)中。一般來(lái)說(shuō)，大部分軟土地基的固化時(shí)間為四小時(shí)至兩天。在完成初步固化，達(dá)到凝固強(qiáng)度之后，能夠保證挖掘機(jī)作業(yè)時(shí)利用挖掘機(jī)的鏟斗進(jìn)行攤鋪處理[3]。同時(shí)，在攤鋪之后，應(yīng)當(dāng)做到五遍以上的反復(fù)碾壓。在完成之后，用振動(dòng)式壓路機(jī)對(duì)路面進(jìn)行反復(fù)碾壓，同樣也應(yīng)當(dāng)保證五遍左右的頻率。在路面養(yǎng)護(hù)期間，同樣也要注意土層固化之后的含水量。為了防止在完成施工之后道路的表面出現(xiàn)龜裂的問(wèn)題，應(yīng)當(dāng)適當(dāng)對(duì)路面進(jìn)行澆水。在澆水的過(guò)程當(dāng)中應(yīng)當(dāng)使用蓮蓬頭，保證所有路面灑水的均勻性，避免在灑水的過(guò)程當(dāng)中出現(xiàn)水柱沖擊影響道路路面施工質(zhì)量。一般來(lái)說(shuō)，道路的養(yǎng)護(hù)時(shí)間和周期為28天，而固化層的養(yǎng)護(hù)周期則為三個(gè)月，在養(yǎng)護(hù)期間也應(yīng)當(dāng)禁止車(chē)輛進(jìn)入道路。

2.4 施工原材料控制

在施工過(guò)程中，施工原材料的配比與選擇同樣十分關(guān)鍵。具體來(lái)說(shuō)，在施工過(guò)程中，施工材料的控制可以從以下幾個(gè)角度入手：

第一，應(yīng)時(shí)刻注意施工試驗(yàn)路段土質(zhì)以及土層當(dāng)中含水率的變化，并根據(jù)實(shí)時(shí)變化靈活調(diào)整施工材料當(dāng)中固化劑的添加比例。

第二，應(yīng)根據(jù)施工設(shè)計(jì)科學(xué)合理配比設(shè)置原材料的數(shù)量，同樣也需要考慮施工過(guò)程中各類(lèi)不確定性因素，固化劑的添加含量應(yīng)當(dāng)為機(jī)動(dòng)車(chē)道軟土地基的10%左右，綠化帶的軟土地基固化劑摻入量為8%。

第三，應(yīng)對(duì)土層含水量進(jìn)行合理控制。由于在道路施工試驗(yàn)路段采用原地?cái)嚢璧姆绞酵瓿傻?，在摻入固化劑之后?huì)形成一定強(qiáng)度的固化土，由于固化土當(dāng)中原本淤泥的含水量較高，所以應(yīng)當(dāng)采取合理的排水方式，降低在土層當(dāng)中的含水量。但是，一旦在處理過(guò)程中無(wú)法從本質(zhì)上解決含水量高的問(wèn)題，則在施工過(guò)程中很有可能會(huì)由于含水量過(guò)高影響施工質(zhì)量[4]。此外，如果在施工期間恰逢雨季，則更有可能導(dǎo)致影響施工質(zhì)量。因此，要想解決含水量的問(wèn)題，就必須要選擇合適數(shù)量的固化劑以及合理的固化劑配比，使固化劑能夠與軟土層充分融合。在固化土強(qiáng)度達(dá)到施工設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)之后，才能開(kāi)展正式的施工。在混合完成之后，應(yīng)當(dāng)注意對(duì)最終形成的固化土進(jìn)行合理養(yǎng)護(hù)，并控制養(yǎng)護(hù)期間固化土當(dāng)中的含水量，保證在養(yǎng)護(hù)期間固化土當(dāng)中不缺水，但是也不能出現(xiàn)含水量過(guò)高的問(wèn)題。

第四，在完成固化土處理之后，應(yīng)保證固化土本身具有一定的均勻性。在將軟土淤泥與固化劑進(jìn)行均勻攪拌之后，為了保證兩者攪拌的均勻性，施工時(shí)可以參照混凝土的處理工藝。一般來(lái)說(shuō)，整體的攪拌次數(shù)應(yīng)當(dāng)在25次以上，且顆粒直徑應(yīng)當(dāng)在5mm之下。用手掰開(kāi)攪拌的固化土之后，應(yīng)當(dāng)無(wú)法用肉眼看到原土顆粒。由于在該工程的試驗(yàn)路段所使用的是濕粉固化劑，所以更容易達(dá)到以上提出的標(biāo)準(zhǔn)和要求。主要是由于濕粉固化劑在攪拌的過(guò)程當(dāng)中更容易與軟土層進(jìn)行混合，同樣也更便于進(jìn)行環(huán)保施工和材料儲(chǔ)存。

2.5 碾壓質(zhì)量控制

在軟土地層施工過(guò)程中，碾壓質(zhì)量的控制也直接影響著最終的施工質(zhì)量，因此在施工過(guò)程當(dāng)中可以從碾壓速度、壓實(shí)效果、交通管制等不同的角度考慮。

第一，在碾壓過(guò)程中，碾壓速度應(yīng)當(dāng)在每分鐘40米左右。在初次碾壓時(shí)，應(yīng)當(dāng)由專(zhuān)門(mén)的工作人員跟進(jìn)監(jiān)督檢查。在檢查過(guò)程當(dāng)中，觀察地基層是否存在凹凸不平的位置，一旦存在這一現(xiàn)象，應(yīng)當(dāng)及時(shí)采取補(bǔ)救和處理的措施，對(duì)低洼的位置進(jìn)行填平，對(duì)于較高的位置進(jìn)行鏟除。第二，在開(kāi)展碾壓工作的過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)避免存在彈簧現(xiàn)象。一旦出現(xiàn)了彈簧這一問(wèn)題應(yīng)當(dāng)立刻停止任何施工，并利用固化劑進(jìn)行充分?jǐn)嚢?，或者是通過(guò)翻曬的方法解決彈簧問(wèn)題。第三，影響最終碾壓質(zhì)量的因素主要包括含水量、土層類(lèi)型以及壓實(shí)效果。根據(jù)以往的實(shí)際施工經(jīng)驗(yàn)，施工前，必須要實(shí)際測(cè)量一下填料當(dāng)中的含水量，并根據(jù)軟土層本身已有的含水量將其控制在較最佳含水率多5%的范圍內(nèi)[5]。若填料當(dāng)中的含水量超出了這一范圍，則應(yīng)當(dāng)及時(shí)采取措施處理，主要解決方法為將填料進(jìn)行攤開(kāi)晾曬，直至其接近最佳含水量為止。之后再進(jìn)行正式的碾壓工作，否則一旦含水量過(guò)高，則會(huì)由于碾壓質(zhì)量達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)，出現(xiàn)軟彈的問(wèn)題。第四，在正式碾壓的過(guò)程中，混合料的表面應(yīng)當(dāng)始終處于濕潤(rùn)狀態(tài)。如果在施工過(guò)程中由于某些因素，出現(xiàn)了混合料表面水分蒸發(fā)過(guò)快，導(dǎo)致整個(gè)混合料在最優(yōu)含水率之下，應(yīng)當(dāng)利用噴灑的方式對(duì)混合料進(jìn)行處理，提升混合料當(dāng)中的含水量，之后再進(jìn)行碾壓工作。第五，在施工過(guò)程中，應(yīng)注意對(duì)車(chē)輛進(jìn)行管制，在沒(méi)有完成壓實(shí)工作之前禁止任何車(chē)輛前往正在壓實(shí)的路基上行駛。同時(shí)在碾壓過(guò)程中應(yīng)當(dāng)跟進(jìn)壓實(shí)度檢測(cè)工作，以便確定在壓實(shí)過(guò)程中最終的壓實(shí)效果。對(duì)于壓實(shí)度不符合要求的，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行再次碾壓工作。在每一路段進(jìn)行混合料的攪拌和壓實(shí)之后，都應(yīng)進(jìn)行及時(shí)養(yǎng)護(hù)，同樣在養(yǎng)護(hù)期間也要保證整個(gè)地基的表面處于濕潤(rùn)的狀態(tài)，且任何車(chē)輛不允許在土層中行駛。

3 結(jié)論

綜上所述，隨著目前我國(guó)道路工程施工技術(shù)的進(jìn)一步提升，軟土地基的處理技術(shù)也已經(jīng)逐步走向成熟。但是在實(shí)際道路施工過(guò)程中依舊存在一定的問(wèn)題，需要施工技術(shù)人員在豐富的施工經(jīng)驗(yàn)當(dāng)中不斷做總結(jié)，處理技術(shù)結(jié)合多種不同復(fù)雜的地質(zhì)情況，從中總結(jié)出真正適合道路工程施工的軟土地基解決方案，并將這一部分專(zhuān)業(yè)的解決方案應(yīng)用到實(shí)際道路施工過(guò)程當(dāng)中，推動(dòng)道路工程施工行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，為我國(guó)基礎(chǔ)建設(shè)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。