探討公路工程中軟基處治措施

黃海珠

廈門瓏禹建設(shè)工程有限公司（361000）

探討公路工程中軟基處治措施

黃海珠

廈門瓏禹建設(shè)工程有限公司（361000）

結(jié)合某工程，分析軟土地基處理工程技術(shù)，介紹水泥深層攪拌樁的施工工藝、特點(diǎn)，探討對軟土地基處理的一些實施措施，供同行參考。

公路；軟基處理；水泥攪拌樁；工藝

1 軟土地基處理的一般思路

隨著社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，公路工程軟土地基處理技術(shù)也不斷提高，軟土地基處理有許多種不同的方法，一般按照地基處理機(jī)理進(jìn)行分類。常用地基處理方法有排水固結(jié)法、膠結(jié)法、加筋土、置換法、擠密法及擠密置換法。

1）排水固結(jié)法

主要包括堆載預(yù)壓法、真空預(yù)壓法、降水預(yù)壓法和電滲排水法。通過布置垂直排水井，改善地基的排水條件，采取加壓、抽氣、抽水和電滲等措施，以加速地基土的固結(jié)和強(qiáng)度的增長，提高地基土的穩(wěn)定性并使沉降提前完成。排水固結(jié)法適用于處理厚度較大的飽和軟土和沖填土地基，但對于較厚的泥炭層要慎重對待。

2）膠結(jié)法

主要包括水泥攪拌樁、高壓噴射注漿法和水泥土夯實樁。主要適用于淤泥、淤泥質(zhì)土、黏性土、黃土、砂土、人工填土和碎石土等地基，尤其適用于軟弱地基的加固。

3）加筋土

主要包括加筋土、土工織物和錨固法。適用于人工填土、砂土的路堤、擋墻、橋臺、水壩、砂土、粘性土和軟土的加固，或用于反濾、排水和隔離的材料。

4）置換法、擠密法及擠密置換法

主要包括振沖置換法、CFG樁、石灰樁、強(qiáng)夯置換、砂樁、強(qiáng)夯法和擠密碎石樁。

2 案例分析

泉州臺商投資區(qū)范圍內(nèi)的通港道路施工工程，總共有5.045公里，是城市主干路，等級1級，道路車輛通行量較多，主要是機(jī)動車道（面層24 cm，采用C40普通水泥混凝土）和輔路（面層22厘米，采用C40普通水泥混凝土）,其中3.615公里長度的施工段屬于軟土地基地帶。

該道路沿線經(jīng)過村莊、農(nóng)田、魚塘、廠區(qū)，局部穿越水渠、水溝,地面高差變化較大,變化范圍-0.58～14.87 m。屬海洋地貌，以海積階地為主，局部為殘丘地貌或殘坡臺地。場地巖土層基本特征為自上而下為填土，厚度0.3～7.6 m；粉質(zhì)黏土，厚度0.60～9.60 m；淤泥，厚度0.40～4.80 m;場地建筑類別為Ⅱ級。其中K0+000～K3+615存在厚度較大的填土層，且下臥淤泥軟土層,設(shè)計時對該路段地基采取軟基加固、換填處理。

水泥攪拌法根據(jù)施工工藝又分為常規(guī)水泥攪拌樁和雙向攪拌樁技術(shù)。

1）常規(guī)水泥攪拌樁技術(shù)存在的不足

水泥攪拌樁是利用軟土與固化劑間的相互反應(yīng)，形成具有一定強(qiáng)度、穩(wěn)定性及整體性良好的水泥土加固體，以提升軟土地基承載能力，達(dá)到減輕地基沉降的目的[1]。其中，固化劑多采用水泥等材料，因為要在軟土地基深處就地施工，需要借助特制的攪拌機(jī)械。該技術(shù)因具有振動小、工期短、施工難度低等特點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于軟土地基處理工程中。

在實際工程應(yīng)用中仍存在一定的技術(shù)缺陷:①經(jīng)濟(jì)效益低。由于該技術(shù)對固化劑及施工機(jī)具都有特定的要求，單位工作量的軟土地基施工工程量較大，工程成本偏高。②受力不合理。樁間距較小，單根樁徑自上而下又完全相同，對天然土體的結(jié)構(gòu)有一定的擾動，無法充分利用樁間土的強(qiáng)度，受力不合理。③漿液上冒。施工時，在攪拌葉片旋轉(zhuǎn)力、噴漿壓力、孔隙水壓力及土壓力的相互作用下，攪拌樁筒體內(nèi)壓力急劇增大,固化劑(一般用水泥漿)沿著鉆桿向上冒出，從而造成樁身上下水泥含量高低不同,且因為有部分水泥漿溢出而造成水泥漿的浪費(fèi)。④均勻性差。由于攪拌葉單向旋轉(zhuǎn)，常規(guī)攪拌樁只能在單面對攪拌土體進(jìn)行切割，難以使土體得到充分?jǐn)嚢?從而形成樁身強(qiáng)度較低的層狀水泥攪拌樁。

2）雙向攪拌樁技術(shù)

對常規(guī)水泥攪拌樁技術(shù)進(jìn)行改良之后，其主體仍是常規(guī)水泥攪拌樁成樁機(jī)械，主要區(qū)別是在沉管灌注樁機(jī)等常規(guī)機(jī)具上配有多功能鉆頭及雙向攪拌樁動力箱設(shè)備。施工時，隨著內(nèi)外鉆桿旋轉(zhuǎn)方向的改變，配合土體被、主動土壓力差，鉆頭葉片收縮或打開,樁徑也同步變小或變大，從而形成釘形樁[2]。

雙向水泥攪拌樁技術(shù)與常規(guī)水泥土攪拌樁技術(shù)相比，主要技術(shù)優(yōu)勢:①經(jīng)濟(jì)效益高。雙向水泥攪拌樁技術(shù)可以使得柱身結(jié)構(gòu)更為合理，樁身強(qiáng)度也得到大幅度的提高，可以讓攪拌樁在相同水泥用量的條件下具有更高的承載力,在相同強(qiáng)度要求下，擴(kuò)大樁與樁的間距，降低工程成本，具有顯著經(jīng)濟(jì)效益。②受力合理。水泥攪拌樁的變截面結(jié)構(gòu)形式，可以使擴(kuò)大頭的位置隨著土層條件的不同而隨意改變，保證加固體受力更加合理，使軟土地基加固的效果更好。③強(qiáng)度高。葉片在施工過程中會同時正反向旋轉(zhuǎn)，有效地阻止了水泥漿，使土體與固化劑能夠充分拌和，大大提高水泥強(qiáng)度。

雙向攪拌樁技術(shù)同傳統(tǒng)的施工技術(shù)相比具有以下優(yōu)勢[3]:

首先,從施工工藝進(jìn)行對比:雙向攪拌樁施工時,由于內(nèi)、外鉆選裝方向相反，基本上能夠抵消因兩片葉片攪拌而產(chǎn)生的剪切力，對施工周圍的土地不會有過多的擾動，還能大體避免施工地面出現(xiàn)冒漿的情況發(fā)生。

其次，在試驗結(jié)果上進(jìn)行對比:雙向水泥攪拌比常規(guī)的攪拌技術(shù)能夠制作出更加均勻的水泥漿，樁身的受力強(qiáng)度不會因深度變化而有過大變化，也就是說樁身強(qiáng)度較穩(wěn)定。此外，在同樣的條件下，雙向攪拌施工技術(shù)更能夠保證質(zhì)量，節(jié)省較大成本。

施工方法如下:

1）試樁：首先選擇試驗區(qū)域進(jìn)行試樁，根據(jù)試驗參數(shù)確定施工配合比和施工工藝。

2）定位檢查:經(jīng)測量之后，安排攪拌樁機(jī)就位，使鉆頭對準(zhǔn)樁位，之后檢查管線及檢測儀器之間鏈接的完好與否。

3）制備水泥漿:按設(shè)計設(shè)定的配合比例（每米配置60 kg水泥）制作水泥漿，并在壓漿之前將其倒入集料之中。

4）下沉噴漿攪拌:啟動攪拌機(jī)的電機(jī)，放松起重機(jī)鋼絲繩,使攪拌機(jī)沿線向下攪拌切土下沉，電機(jī)中的電流檢測裝置控制著攪拌機(jī)的下沉速度，不能太快，不能太慢,太慢則需要輸漿系統(tǒng)增添清水進(jìn)行鉆探。

5）提升噴漿攪拌:攪拌機(jī)下沉至設(shè)計深度之后，將灰漿泵打開，下壓水泥漿直至地基內(nèi)。在此過程中一邊旋轉(zhuǎn)一邊噴漿,嚴(yán)格按照設(shè)計要求，將攪拌機(jī)提升至合理位置。

6）重復(fù)上下攪拌:該步驟是為了將水泥漿同軟土充分的攪拌。

7）清洗:將灰漿泵打開，用清水清洗管線中殘留的水泥漿以及攪拌頭上殘存的軟土。

8）移位:重復(fù)以上幾個步驟，開始下一根樁的施工。

3 軟土地基處理效果

根據(jù)設(shè)計文件要求，施工成樁的水泥土無側(cè)限抗壓強(qiáng)度不小于1.5 Mpa,水泥攪拌樁單樁承載力取值100～150 kPa，復(fù)合地基承載力100～120 kPa。施工過程中，采用輕型動力觸探法檢查3 d內(nèi)每米樁身的均勻性601根，均符合要求；采用淺部開挖樁頭的方法目測檢查攪拌樁的均勻性及成樁直徑3 005根，樁體的均勻性良好，成樁直徑均符合要求。逐段施工完成28 d后檢測無側(cè)限抗壓強(qiáng)度147根，檢測抗壓強(qiáng)度代表值均在2.0～4.5 MPa之間；檢測單樁承載力602根，檢測抗壓極限承載力均在150～200 kPa之間；復(fù)合地基承載力301根,檢測抗壓極限承載力均在150～200 kPa之間；三項指標(biāo)均符合設(shè)計要求，達(dá)到預(yù)期的處理效果。

4 結(jié)語

軟土地基處理應(yīng)充分結(jié)合工程背景，合理選擇處理技術(shù)方案。同時，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，軟土地基的處理技術(shù)和施工機(jī)械也應(yīng)繼續(xù)研究開發(fā)，不斷尋求造價低、效果好、適用性強(qiáng)的處理技術(shù)。實踐證明，雙向水泥攪拌樁技術(shù)具有工藝簡單、受力合理、加固土體強(qiáng)度高等特點(diǎn),可以根據(jù)成樁的強(qiáng)度，擴(kuò)大樁與樁的間距，節(jié)約投資，取得較好的經(jīng)濟(jì)效益。

[1]崔伯華,許永青.高速公路軟基拓寬處理方法與施工技術(shù)[J].路基工程,2007(5):152－153.

[2]蘇德俊,詹勇.山區(qū)公路改擴(kuò)建工程道路縱向開裂原因分析及防治[J].交通科技，2009(1):41－43.

[3]楊紅菊，朱志鐸.高速公路拓寬工程中的軟土地基處理[J].路基工程，2008(5):183－184.