多樣化軟弱地基處理施工技術(shù)初探

席 聰 陳慧乾 郭玉旭

(1.中建八局發(fā)展建設(shè)有限公司，山東 青島 266000； 2.山東建筑大學(xué)土木工程學(xué)院，山東 濟南 251010)

市政建設(shè)工程中，尤其是近海灘涂地區(qū)，常遇到因存在較厚軟弱土層導(dǎo)致道路不均勻沉降的問題。該軟弱地基處理的施工質(zhì)量會直接影響市政道路工程的整體施工質(zhì)量[1,2]，因此，進(jìn)行軟弱地基處理時應(yīng)熟練掌握施工技術(shù)要點，嚴(yán)格控制施工質(zhì)量。本文主要探討多樣化軟弱地基處理施工方法在軟弱土層處理施工中的應(yīng)用。

1 多樣化地基處理施工方法適用范圍

適用于近海灘涂地區(qū)城鎮(zhèn)道路的多樣化軟基處理施工方法，多采用水泥攪拌樁復(fù)合地基和強夯地基分段施工的方式，可有效控制道路的不均勻沉降，進(jìn)而避免因道路不均勻沉降產(chǎn)生瀝青面層開裂，及各類管道失穩(wěn)破裂，并可有效抑制地下管線變形。

多樣化的軟基處理施工方法中，土工格柵錨固技術(shù)是最為經(jīng)濟和便捷高效的施工方法，該方法進(jìn)行了技術(shù)創(chuàng)新優(yōu)化，并在降低成本方面有明顯優(yōu)勢，符合社會發(fā)展的環(huán)保、綠色施工需求，具有良好的推廣應(yīng)用前景。

2 多樣化地基處理施工工藝及原理

軟土地基一般可通過鋪設(shè)一定厚度的加筋材料作為墊層來提高地基承載力，并達(dá)到均勻地基應(yīng)力的效果，進(jìn)而減小地基的不均勻沉降量，加筋墊層由加筋材料分一層或多層沿水平方向進(jìn)行鋪設(shè)。地基中軟弱土層的厚度較大時，仍只采用加筋墊層進(jìn)行處理，或可滿足地基承載力要求，但無法控制地基的不均勻沉降量。采用水泥深層攪拌樁形成水泥土樁復(fù)合地基，可減小沉降量，有效解決地基的不均勻沉降問題。水泥深層攪拌樁地基處理工作原理為：通過協(xié)調(diào)樁與樁間土的變形，充分發(fā)揮樁間土作用，從而達(dá)到提高地基承載力，減小地基沉降量的目的。

因此，地基中軟弱土層較厚時，若需嚴(yán)格控制其沉降量，且對地基承載力要求較高時，采用水泥深層攪拌樁配合加筋墊層的聯(lián)合治理方式可有效處理地基的軟弱土層。進(jìn)行聯(lián)合治理時，若加筋墊層采用新型高強土工格柵配合砂碎石使用，地基的整體承載力強度將大大提高，軟弱土層的處理效果更佳。多樣化地基處理施工工藝流程圖見圖1。

3 多樣化地基處理施工常見問題

3.1 不均勻沉降產(chǎn)生裂縫

在市政道路的修建過程中，常遇到同一條道路采用多樣化的軟基處理方式的情況，相鄰路段采用不同的軟基處理方式可能會使路基產(chǎn)生較大的不均勻沉降，從而導(dǎo)致路面面層產(chǎn)生裂縫。

3.2 市政道路鋪設(shè)管道滲漏

市政道路需要鋪設(shè)各類管道，由于管道的鋪設(shè)需求，應(yīng)嚴(yán)格控制路基的沉降量在雨水管道、污水管道、電力管道、燃?xì)夤艿?、通信管道等各類管道中，以污水管、雨水管對路基沉降量的要求最為?yán)格。實際工程中，路基存在軟弱土層時，在施工荷載、車輛荷載等上部荷載作用下，路基經(jīng)常發(fā)生不均勻沉降或產(chǎn)生側(cè)向位移，導(dǎo)致管體發(fā)生彎曲變形或失穩(wěn)，并致管體最薄弱處破裂，引發(fā)管道滲漏問題，造成嚴(yán)重經(jīng)濟損失。

4 多樣化地基處理施工要點

4.1 多樣化地基處理施工技術(shù)

自不同軟基處理方式的接槎處向兩端各延伸15 m，鋪設(shè)土工合成材料，以減少其不均勻沉降，此段區(qū)域在軟基處理完成后鋪設(shè)土工格柵，路床施工中每層砂礫土的填筑中也鋪設(shè)一層或多層的土工格柵，其與填料組成的加筋墊層，使地基應(yīng)力均勻化，有效控制了地基的不均勻沉降量，并大大提高了軟弱地基的承載力。

土工合成材料在回填土中應(yīng)保持穩(wěn)定狀態(tài)，為保證其在土體中起到良好的加筋作用，在路基回填的過程中，采用錨固槽保證土工合成材料錨固的牢固性及其平整舒展性。施工道路與下穿鐵路橋及現(xiàn)狀道路采用橫向搭接。

原狀下穿鐵路橋為水泥混凝土路面，為了保證其與道路的平順連通，銑刨表面混凝土后采用改性橡膠瀝青攤鋪，并在水泥混凝土上設(shè)置應(yīng)力吸收層，防止下穿鐵路橋的伸縮縫向上反射，以防瀝青面層開裂。

4.2 多樣化地基處理操作要點

路槽開挖石渣回填。使用GPS測繪出土方開挖邊線，灑上白灰，使用PC330挖掘機進(jìn)行土方開挖，配備相應(yīng)數(shù)量的自卸車。開挖過程中使用電子水準(zhǔn)儀嚴(yán)格按照設(shè)計圖紙控制開挖標(biāo)高。路槽開挖完成后，根據(jù)設(shè)計要求，在強夯范圍內(nèi)回填50 cm厚石渣(填料粒徑大于30 mm的顆粒含量不宜超過30%，最大粒徑不大于800 mm，最小粒徑不小于50 mm)，并使用推土機整平，測量石渣頂面標(biāo)高。加筋換填過程中要保證砂礫土粒料的質(zhì)量，保證粒料中含有粗骨料，具有較好強度，且粗骨料粒徑尺寸應(yīng)均勻不單一，粗骨料以外的土為砂性土?xí)r，粒料具有一定含水量的情況下，應(yīng)不致形成泥餅，含水量應(yīng)控制在“握手成團，落地成砂”的狀態(tài)。

強夯法施工。強夯施工前檢查夯錘重量、尺寸、落錘控制手段等，施工中嚴(yán)格控制落距、夯擊遍數(shù)、夯點位置以及夯擊范圍，施工結(jié)束后要采用靜載壓板試驗檢查被夯地基的強度并進(jìn)行承載力檢驗。強夯夯錘質(zhì)量選用10 t和16 t，夯錘錘底面積參考土體狀況確定，夯擊壓力取值范圍為25 kPa～80 kPa，對于細(xì)顆粒土錘底靜接地壓力宜取較小值，夯錘底面多為多邊形或圓形。錘的底面宜對稱設(shè)置若干個與其頂面貫通的排氣孔，孔徑取300 mm～400 mm。強夯法施工按下列步驟進(jìn)行：清理并整平施工場地；標(biāo)出第一遍點夯(1 000 kN·m夯能)位置，測量確定整平后的場地高程；起重機就位，夯錘置于夯點上方，測量夯錘頂高程，據(jù)此調(diào)整夯錘至預(yù)定高度；開啟起重機脫鉤裝置，使夯錘自由下落，完成此夯擊過程后，測量此時的錘頂高程，若夯錘出現(xiàn)歪斜現(xiàn)象，應(yīng)對坑底進(jìn)行整平處理；重復(fù)上一步驟，直至無夯錘歪斜現(xiàn)象產(chǎn)生，達(dá)到設(shè)計的夯擊次數(shù)及規(guī)范的控制標(biāo)準(zhǔn)時，即完成了一個夯點的夯擊。當(dāng)未達(dá)到控制標(biāo)準(zhǔn)時，若夯擊過程中出現(xiàn)由于夯坑過深造成提錘困難現(xiàn)象時，回填夯坑，回填深度不應(yīng)超過夯坑深度的1/2。換夯點,重復(fù)上述強夯法施工步驟，完成第一遍夯擊。采用石渣回填填平夯坑后測量場地高程，14 d后，按上述步驟完成第二遍夯擊(1 500 kN·m夯能)。再次采用石渣填平夯坑，測量場地高程，14 d后按上述步驟逐次完成第三次夯擊(2 000 kN·m夯能)，按上述步驟再次填平夯坑，測量場地高程，本次使用800 kN·m低能量滿夯一遍，夯擊面彼此搭接，7 d后，使用800 kN·m低能量滿夯第二遍，最后使用20 t振動壓路機對路基進(jìn)行碾壓整平。

水泥攪拌樁施工。進(jìn)行樁點測繪，根據(jù)水準(zhǔn)坐標(biāo)控制點及樁距繪出樁位并標(biāo)記。攪拌機就位后，進(jìn)行樁機定位，調(diào)平塔架平臺，攪拌鉆桿垂直于地面，對中樁位。冷卻水正常循環(huán)時啟動攪拌機，啟動前首先進(jìn)行預(yù)攪拌，此時攪拌頭緩慢下沉，啟動攪拌機，待攪拌頭運轉(zhuǎn)正常后，攪拌桿隨著起重鋼絲繩的放松徐徐下沉，若因阻力太大造成其下沉速度過慢，為順利鉆進(jìn)可采用輸漿管輸水以稀釋土體。制備水泥漿并存放于集料斗中，當(dāng)攪拌頭下降至設(shè)計深度時，改變攪拌頭轉(zhuǎn)動方向，并進(jìn)行提升攪拌，此過程中邊攪拌、邊提升、邊噴漿，需嚴(yán)格控制攪拌速度，并采用流量泵控制噴漿速度，注漿泵出口壓力將控制在0.4 MPa～0.6 MPa，使黏土與水泥漿液均勻充分拌合，重復(fù)上述攪拌下沉和攪拌提升的過程，攪拌與噴漿次數(shù)由試樁試驗確認(rèn)。水泥攪拌樁施工過程中需嚴(yán)格控制樁位、樁長、水灰比、攪拌速度等質(zhì)量控制關(guān)鍵點，施工完成后需檢驗單樁承載力及復(fù)合地基承載力。

土工格柵鋪設(shè)及錨固槽施工。強夯及水泥攪拌樁完成后，鋪設(shè)土工格柵。人工清理土工格柵鋪設(shè)面，土工格柵以釘樁標(biāo)記的交界線為軸線，沿縱、橫向全斷面鋪設(shè)，鋪設(shè)土工格柵應(yīng)均勻、平整，防止出現(xiàn)扭曲、折皺、重疊等現(xiàn)象，并應(yīng)注意避免因過量拉伸造成其強度和變形超過極限產(chǎn)生破壞或撕裂、局部頂破等狀況。相鄰兩幅土工格柵需進(jìn)行搭接，搭接處采用聚乙烯繩呈“之”字形穿綁，搭接寬度為30 cm。進(jìn)行砂礫土回填及碾壓，開挖錨固槽，采用錨固槽技術(shù)固定土工格柵，鋪設(shè)土工格柵加筋，循環(huán)施工至設(shè)計路床頂標(biāo)高。需保證土工合成材料進(jìn)場質(zhì)量，采用聚丙烯高分子雙向編織的土工格柵，其縱向和橫向每延米極限抗拉強度均不應(yīng)小于50 kN/m，抗拉強度下其縱、橫向的伸長率均不應(yīng)大于13%(見圖2)。

強夯和水泥攪拌樁處理順序與處理范圍邊界的控制。道路兩側(cè)構(gòu)筑物較多，且距離道路較近，地質(zhì)情況復(fù)雜，淤泥質(zhì)黏土層分布不規(guī)則時，軟基處理方式有三種：加筋換填；強夯處理；水泥攪拌樁處理?？紤]到強夯和水泥攪拌樁的施工特性，在軟基處理順序上先進(jìn)行強夯段施工，后進(jìn)行水泥攪拌樁的施工。處理范圍邊界使用GPS根據(jù)圖紙放樣控制分界點。

承載力要求。根據(jù)工程施工要求，水泥攪拌樁90 d無側(cè)限抗壓強度不小于2.0 MPa,28 d無側(cè)限抗壓強度不小于1.2 MPa。按照地基處理標(biāo)準(zhǔn)，28 d水泥攪拌樁單樁承載力不小于130 kN，水泥深層攪拌樁配合加筋墊層形成的復(fù)合地基承載力特征值不低于120 kPa。

5 結(jié)語

近海灘涂地區(qū)宜采用多樣化的地基處理方式，處理流程比較復(fù)雜，且容易出現(xiàn)各種質(zhì)量問題，因此，在具體施工實踐中，就需要嚴(yán)格遵循設(shè)計要求，科學(xué)控制每一個施工環(huán)節(jié)的質(zhì)量，掌握多樣化地基處理施工要點。此外，地基處理施工質(zhì)量易受到其他因素影響，需結(jié)合工程實際，制定相應(yīng)質(zhì)量保證措施，嚴(yán)格控制并提升軟土地基處理施工質(zhì)量。