軟基加固技術(shù)在市政道路施工中的應(yīng)用研究

一、引言

我國(guó)地域?qū)拸V，地質(zhì)地形復(fù)雜多變，地理?xiàng)l件較為復(fù)雜，尤其是沿海地區(qū)中存在很多地理?xiàng)l件復(fù)雜性多的軟土地基，在這類軟基地區(qū)建設(shè)高等級(jí)市政道路難度較大，造價(jià)較高，需要增強(qiáng)對(duì)道路地基的穩(wěn)固性和安定性采取加固措施，例如近年來得到大力推廣應(yīng)用的以較少的澆筑混合料工程量，低造價(jià)、高承載力實(shí)施的水泥粉煤灰碎石樁加固軟土地基技術(shù)成為高等級(jí)市政道路比較簡(jiǎn)易可行的施工技術(shù)之一。因此，在這類地區(qū)建設(shè)市政道路時(shí)我們必須加強(qiáng)軟質(zhì)地基的加固，確保市政道路的施工質(zhì)量。

二、市政道路施工中的軟基對(duì)工程建設(shè)危害性

平常我們所指的市政道路中的軟土地基與普通土質(zhì)地基相比，含水量比較大、高壓縮性、承載能力較弱的土基，軟土中土壤含水量比較大，淤質(zhì)泥土多、可塑性強(qiáng)，軟質(zhì)土體對(duì)市政道路質(zhì)量影響較大，柔軟的土質(zhì)不但降低了路基的強(qiáng)度還大大減弱了路基的承載能力。

由于軟基土質(zhì)具有的這類特質(zhì)，大大增加了施工難度，當(dāng)載重車直接碾壓軟基道路時(shí)，超重車輛的質(zhì)量容易破壞路面的正常承載能力，變形的路面產(chǎn)生裂縫甚至凸凹不平，雨季來臨時(shí)地表面水分沿著裂縫滲入地基下層，地基土層含水量急劇增加，不斷破壞路基正常承載能力，大大縮短了市政道路的正常使用壽命。

三、市政道路施工中對(duì)軟基加固技術(shù)的應(yīng)用方法分類

1、表層軟基加固法

地表水含量較多影響地基的堅(jiān)固性時(shí)可以采取這種方法，它主要處理對(duì)象是地表水。在填筑路基前，直接在地面開挖排水溝渠把地表面的積水引出排除，再向稍遠(yuǎn)處挖深坑把排出的積水通過滲透方式降低土壤含水量，開挖的排水溝深度50-100cm，寬度50cm即可，施工完成后還可以直接鋪上砂礫、碎石滲水性強(qiáng)的材料，使溝渠作為道路盲溝繼續(xù)發(fā)揮排水作用。

2、換填加固法

對(duì)于軟土層厚度比較大的土壤，采用人工或挖掘機(jī)械把軟基土挖出換填入強(qiáng)度較大的砂礫、灰土、碎石塊等穩(wěn)定的粒料，這些強(qiáng)度好的穩(wěn)定粒料來源簡(jiǎn)便、價(jià)格便宜、抗腐蝕性強(qiáng)，直接就地取材節(jié)省施工成本。換填法直接改良了地基土質(zhì)結(jié)構(gòu)和改變軟基承載能力差、含水量大等缺點(diǎn)，還能提高地基的硬度并地基增強(qiáng)承載能力，大大加快了軟土基層固結(jié)能力和對(duì)地下層土體的透水能力，降低了軟土基的沉降量。

3、砂墊法

對(duì)于軟土基中土層厚度小、含水量高的軟土地基，可以直接在軟土地基表面鋪土工布或砂墊層，砂墊層可以直接降低路堤水位，不但能排除上方積水還能把砂墊層作為填土層的排水層，注意選擇砂墊層的原材料要求選品質(zhì)比較高的中粒、粗粒砂礫。

4、強(qiáng)夯法

法國(guó)人發(fā)明的強(qiáng)夯法是直接使用重達(dá)8-30t大鐵錘從8-20cm高空中直接落入錘擊軟土基，直接把地面土體壓實(shí)，強(qiáng)夯法施工簡(jiǎn)便，操作方便且成本較低，由于噪聲過大、產(chǎn)生的震動(dòng)大，施工不能近距離居民區(qū)作業(yè)。強(qiáng)夯法能提高地基強(qiáng)度1-5倍以上，適合應(yīng)用范圍比較廣。

5、預(yù)壓法

預(yù)壓法又名排水固結(jié)法，高等級(jí)公路經(jīng)常采用這種方法，這種方法直接利用了土壤透水的原理，直接在軟土地基內(nèi)安裝垂直方向排水體，通過建筑物自身重力借助排水體把土壤中水分逐步排出，施工中必須注意豎向排水管深度、數(shù)量設(shè)置的均勻性，排水不均勻容易導(dǎo)致土體加速沉降。

四、市政道路軟基加固施工工程實(shí)例應(yīng)用

下面以某市政道路軟基加固實(shí)際施工處理為例，說明軟基處理技術(shù)在市政道路如何實(shí)施這一施工技術(shù)。

1、工程概況

廣東沿海某市市政道路工程3標(biāo)，施工地點(diǎn)位于珠三角沿海某市技術(shù)開發(fā)區(qū)，工程規(guī)模包括2條道路，包括金環(huán)西路（金環(huán)路交叉口北側(cè)～中珠渠北路東段）和中珠渠北路東段，該市政道路總長(zhǎng)約為2.67km，實(shí)際施工長(zhǎng)度達(dá)到2.7km。施工場(chǎng)地屬于技術(shù)開發(fā)區(qū)北圍以西段第1期已填筑土地段，整條道路施工沿線原來地質(zhì)是屬于海水沖積而成淤泥沙灘，后來由農(nóng)民改造挖成魚塘和種植農(nóng)業(yè)產(chǎn)品，施工實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)已通過回填土并進(jìn)行平整，原來填筑的地面至2.1米標(biāo)高是吹填砂，2.1米標(biāo)高至3.5米標(biāo)高為回填土，施工道路沿線平整。經(jīng)儀器勘探地層以下土體為：回填土，沉積淤泥、粉質(zhì)粘土及礫砂，砂質(zhì)粘性土，下伏基巖為燕山期花崗巖風(fēng)化帶。

2、軟基處理設(shè)計(jì)分析

根據(jù)勘察報(bào)告、設(shè)計(jì)圖紙、地形復(fù)測(cè)資料，施工項(xiàng)目部綜合考慮施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際地質(zhì)條件、施工工期要求、工程造價(jià)、道路周邊環(huán)境等多種因素，對(duì)該道路分別采用水泥攪拌樁復(fù)合地基、強(qiáng)夯置換、旋噴樁復(fù)合地基和真空聯(lián)合堆載預(yù)壓法進(jìn)行處理。道路軟基處理方法如下：金環(huán)西路AJK0+044～AJK0+580采用水泥土攪拌樁復(fù)合地基處理；中珠渠北路東段ACK0+333.9～ACK0+403.5、ACK 0+634～ACK0+749.4、ACK1+303～ACK1+321.4、ACK1+343.1～ACK1+373.1采用水泥土攪拌樁復(fù)合地基處理；中珠渠北路東 段ACK0+749.4～ACK1+303局 部補(bǔ)打設(shè)水泥土攪拌樁；中珠渠北路東段ACK0+403.5～ACK0+634采 用 強(qiáng)夯置換法處理（圖1）；中珠渠北路東段ACK1+321.4～ACK1+343.1采用旋噴樁復(fù)合地基處理；中珠渠北路東段ACK1+363.1～ACK2+520采用真空聯(lián)合堆載預(yù)壓地基處理。下面以CFG樁技術(shù)為例，簡(jiǎn)述它的在軟土地基中加固應(yīng)用。

3、CFG樁原理、特點(diǎn)簡(jiǎn)析

水泥粉煤灰碎石樁（簡(jiǎn)稱CFG樁）是由碎石、水泥、粉煤灰、石屑或砂等混合料加水拌和形成高粘結(jié)強(qiáng)度樁，樁與樁間土體等共同組成的復(fù)合地基的一種軟土地基加固技術(shù)。樁身強(qiáng)度為C15-C25之間，CFG樁可在粘性土、砂土、淤泥質(zhì)土地基的公路軟基加固中使用，擠密效果好的土和擠密效果差的土都可以使用這種方法，擠密效果好的土中使用CFG樁時(shí)，提高承載力同時(shí)還具有擠密、置換作用，采用CFG樁復(fù)合地基加固處理技術(shù)具有施工速度比較快，施工工期少、工程造價(jià)便宜等特點(diǎn)，近年來大量的高層建筑、高等級(jí)公路地基都應(yīng)用到這項(xiàng)施工快捷的技術(shù)。

圖1 強(qiáng)夯置換法剖面圖

4、CFG樁施工過程

（1）施工準(zhǔn)備

在施工前中對(duì)建設(shè)單位提供的勘察報(bào)告、地質(zhì)水文、地下管線情況，結(jié)合設(shè)計(jì)圖紙，選擇功率適合的施工機(jī)械，綜合所有資料再確定施工方法。施工前對(duì)水泥、粉煤灰、砂進(jìn)行試驗(yàn)室配合比測(cè)試，確定CFG樁原材料的配合比；建設(shè)場(chǎng)地由建設(shè)單位平整完畢，并清理好施工阻礙物，成樁工藝試驗(yàn)，最終制定CFG樁施工工藝和參數(shù)；根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙樁位布置圖，使用儀器測(cè)量放線，準(zhǔn)確定位每一個(gè)樁位點(diǎn)。

（2）樁機(jī)就位、鉆進(jìn)

CFG樁鉆機(jī)進(jìn)場(chǎng)就位后，對(duì)CFG樁鉆孔機(jī)身的垂直標(biāo)桿全面進(jìn)行檢查，校正塔桿的位置，保證CFG樁鉆桿與樁位中心點(diǎn)垂直吻合，CFG樁垂直度允許值偏差誤差不能超過1%。長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)成孔過程中，要?jiǎng)蛩巽@入，避免產(chǎn)生螺旋孔。在鉆機(jī)實(shí)施成孔過程中，專人現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)鉆桿異常搖動(dòng)或鉆進(jìn)困難時(shí)，此時(shí)把進(jìn)尺放慢，否則很容易使樁孔偏離中心點(diǎn)并產(chǎn)生位移，嚴(yán)重情況可能損壞鉆桿、鉆具。當(dāng)鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)預(yù)先設(shè)置標(biāo)高時(shí)，在動(dòng)力頭下部停止部位對(duì)應(yīng)的鉆機(jī)塔身處作專門的標(biāo)記，標(biāo)記成為判斷施工控制孔深的根據(jù)。當(dāng)動(dòng)力頭下部到達(dá)標(biāo)記部位樁長(zhǎng)即可符合設(shè)計(jì)要求。施工過程中還要根據(jù)需要和可能考慮到施工工作面的標(biāo)高誤差值，作相應(yīng)調(diào)整，成孔深度誤差控制要小于0.1m以內(nèi)。

（3）投料、提鉆

CFG樁成孔到設(shè)計(jì)圖紙標(biāo)高后，停止鉆入，開始泵送水泥、粉煤灰、砂拌制的混合料，當(dāng)鉆桿中心的拌合料充足后慢慢均勻進(jìn)行提鉆，不能先提鉆再泵料。成樁的提拔速度要均勻并控制在2～3m/min，CFG樁形成過程中要連續(xù)進(jìn)行泵送混合料作業(yè)，要防止因泵送供料慢而導(dǎo)致停機(jī)待料。CFG樁形成后，樁頂直接使用濕黏土進(jìn)行封頂并保護(hù)。要注意施工過程中每支樁的投放混合料的量不能少于設(shè)計(jì)灌注量?；旌狭蠑嚢枰蟀凑罩皩?shí)驗(yàn)配合比進(jìn)行配料，混合料的計(jì)量務(wù)必要準(zhǔn)確。采用長(zhǎng)螺旋鉆管內(nèi)泵壓混合料法施工時(shí)，混合料的坍落度宜控制在16-20cm，混合料加水量和坍落度根據(jù)工程設(shè)計(jì)圖紙要求，通過實(shí)施的施工方法并由現(xiàn)場(chǎng)工藝試驗(yàn)確定。

（4）封頂、移機(jī)

現(xiàn)場(chǎng)對(duì)確認(rèn)CFG樁達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)后并用濕粘性土封頂，當(dāng)完成上一支樁后，鉆機(jī)移動(dòng)到下一支樁進(jìn)行施工。施工過程中CFG樁的泥土較多，很容易把將附近的樁位蓋住，有時(shí)還會(huì)在鉆機(jī)進(jìn)行支撐過程中，鉆機(jī)支撐腳直接壓在樁位旁邊，令原來標(biāo)記的樁位產(chǎn)生移動(dòng)。因此在進(jìn)行下一支樁施工時(shí)，還應(yīng)根據(jù)軸線、設(shè)計(jì)圖紙對(duì)周圍樁的位置，復(fù)核下一支樁要施工的樁位，保證鉆樁位置準(zhǔn)確無誤。

五、結(jié)語

軟基加固技術(shù)能較好地提高市政道路的總體質(zhì)量和延長(zhǎng)道路正常使用壽命，施工質(zhì)量好的市政道路也能為城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展源源不斷提供基礎(chǔ)保障。軟土地基加固技術(shù)對(duì)市政道路施工質(zhì)量有重要影響，也是保證整個(gè)市政道路安全運(yùn)行基礎(chǔ)。因此，施工單位要組織施工技術(shù)力員對(duì)軟土基構(gòu)成進(jìn)行分析，結(jié)合施工實(shí)際地質(zhì)條件制定科學(xué)的施工方案，確定適宜的軟土加固施工技術(shù)，對(duì)施工中每一個(gè)階段、每一個(gè)環(huán)節(jié)實(shí)行嚴(yán)格的管理，充分做好技術(shù)交底和對(duì)專業(yè)人員實(shí)施技術(shù)培訓(xùn)，增加施工人員質(zhì)量意識(shí)，保證軟土基的加固質(zhì)量并充分發(fā)揮軟基加固技術(shù)最大化的作用。在未來的施工技術(shù)發(fā)展過程中，花大力氣繼續(xù)拓展軟土地基加固技術(shù)在市政道路應(yīng)用領(lǐng)域，進(jìn)一步提升我國(guó)市政道路工程建設(shè)質(zhì)量。