市政道路軟土地基淤泥固化的處理技術(shù)

張徐杰

（上海奉賢建設(shè)發(fā)展集團(tuán)市政公路工程有限公司，上海市201400）

0 引 言

市政道路建設(shè)屬于國家公共項(xiàng)目建設(shè)，為確保經(jīng)濟(jì)、科技以及各方面的發(fā)展需要，對各個(gè)不同的地區(qū)進(jìn)行道路建設(shè)非常必要。在市政道路建設(shè)中，不可避免的會遇到一些淤泥較多的道路施工項(xiàng)目。這部分路段往往會存在透氣性差、含水量高、穩(wěn)定性較差的隱患。其中，針對淤泥固化路段，很容易因?yàn)槭芰^重，或者受力不均勻的緣故導(dǎo)致發(fā)生偏移或者沉降的問題。在這樣的安全隱患之下，本文主要介紹了軟土地基的處理技術(shù)，為更好的施工提供理論基礎(chǔ)[1]。

1 市政道路淤泥固化土中軟土地基的特點(diǎn)

基于淤泥飽和的土上的軟土地基工程。由以下特點(diǎn)：第一土中含水量較高，但存在顆粒層和粉塵兩種主要的土壤內(nèi)容物，這樣的土地環(huán)境不僅本身存在大量的水分，而且顆粒層對周圍水分子也具有較強(qiáng)的吸附能力；第二是透水性差，基于土地環(huán)境本身的特點(diǎn)，其中含有大量的有機(jī)質(zhì)層，容易產(chǎn)生氣泡粘附于滲透層，防止內(nèi)外環(huán)境的水分交換；第三是流變性高的問題。軟土地基相較于傳統(tǒng)的道路地基來講，其抗外力能力較差，在受到外界的環(huán)境壓力時(shí)，容易因?yàn)榧羟辛Χl(fā)生變化。第四是壓縮性高的特點(diǎn)。軟土地基往往會處于固結(jié)的狀態(tài)，并且在慢慢沉降的過程中軟土地基固結(jié)的可能性會更高。不僅如此，在某些情況下還可能產(chǎn)生超固結(jié)的現(xiàn)象。

2 軟土地基施工過程中存在的技術(shù)問題

2.1 軟土地基處理時(shí)應(yīng)考慮的因素

（1）地基狀況：對于薄而淺的軟土層，最簡單的處理方法是表層處理法。如果軟土層厚度較大，應(yīng)采用淺層固化法、排水固結(jié)法、井點(diǎn)降水法等。

（2）道路性質(zhì)：道路等級越高，平整度就越重要，對沉降處理的要求越嚴(yán)格。道路形狀也是要考慮的重要因素，如果采用換填法，對于寬而低的路堤容易發(fā)生局部性破壞；反之，窄而高的路堤，下面易被換填。對于設(shè)計(jì)高度大而穩(wěn)定有危險(xiǎn)的路堤，壓重法將受到限制采用。還有路堤越寬越高，地基產(chǎn)生的壓力球的根部越深而引起深處粘土層的沉降。

（3）周圍環(huán)境：施工對周圍環(huán)境的影響，例如噪音、振動地基以及地下水變化和排出的泥水等等，在選擇施工的方法時(shí)必須考慮進(jìn)去。在地基特別軟弱的情況下，附近地基經(jīng)常發(fā)生大的沉降或隆起。這樣，在路堤坡腳附近有民房或重要構(gòu)造物時(shí)，應(yīng)考慮控制剪切變形且減小總沉降量的方法為主要技術(shù)措施。

2.2 施工過程中的技術(shù)問題

（1）前期準(zhǔn)備：軟土地基施工是道路工程施工的重難點(diǎn)內(nèi)容。人員不夠、人員專業(yè)能力問題，以及缺乏現(xiàn)場施工準(zhǔn)備的相關(guān)設(shè)備等前期因素都會導(dǎo)致項(xiàng)目規(guī)劃不精確、施工地理環(huán)境不明的問題，從而影響施工的質(zhì)量及進(jìn)度。

（2）處理問題：對軟土地基未作出處理，或者處理方法不正確，質(zhì)量問題不過關(guān)，使路面不均勻沉降或者開裂。

（3）驗(yàn)收不當(dāng)問題：施工驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)隨著現(xiàn)有研究或者市場環(huán)境的變化而隨之變化。因此可能會采用不合適的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行驗(yàn)收，從而導(dǎo)致質(zhì)量問題的出現(xiàn)。

3 軟土地基施工處理方案

3.1 施工工藝流程

（1）固化工作量確認(rèn)：根據(jù)勘察報(bào)告，確定明暗浜塘位置、面積、淤泥深度等參數(shù)，以此確定浜塘固化處理面積及處理深度等數(shù)據(jù)。

（2）固化劑配合比：固化施工前，需提前現(xiàn)場取淤泥土樣，根據(jù)設(shè)計(jì)要求及室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果，確定固化劑成分及配合比等數(shù)據(jù)。

（3）進(jìn)行現(xiàn)場清表，提供施工工作面。

（4）施工前準(zhǔn)備，對于明浜區(qū)域，需提前安排抽水設(shè)備將明浜中積水抽干后進(jìn)行施工；對于暗浜，則直接可以施工。

（5）劃分施工區(qū)塊：將待處理的浜塘區(qū)域進(jìn)行放樣并劃分施工區(qū)塊，區(qū)塊劃分尺寸一般為5 m×5 m?，F(xiàn)場實(shí)際施工面積較小，根據(jù)各處理區(qū)塊的處理深度以及固化劑配比數(shù)據(jù)，利用固化劑自動定量供料系統(tǒng)設(shè)置固化劑含量。

（6）強(qiáng)力攪拌頭就地?cái)嚢琛?/p>

（7）碾壓和養(yǎng)護(hù)：固化攪拌完畢后，固化土體養(yǎng)護(hù)數(shù)天至一定強(qiáng)度（根據(jù)現(xiàn)場情況確定具體時(shí)間）后采用壓路機(jī)碾壓表面（如明浜固化后浜底坡度較大，采用固化施工配套挖機(jī)碾壓即可），若距離路床施工有較長時(shí)間，建議覆蓋30 cm 素土并碾壓，保護(hù)固化土體。

3.2 固化劑摻量的確定

由于現(xiàn)場混合工藝與實(shí)驗(yàn)室拌合工藝具有一定的數(shù)據(jù)差異，所以在確定固化劑摻量時(shí)需要考慮一定的強(qiáng)度折減來保證工程安全，折減系數(shù)與施工機(jī)械、施工深度等因素有關(guān)。以往工程經(jīng)驗(yàn)表明：采用攪拌型樁機(jī)就地固化機(jī)械施工時(shí)，一般軟弱土固化后的固化層無側(cè)限抗壓強(qiáng)度的現(xiàn)場施工值與室內(nèi)試驗(yàn)值的比例為0.3～0.5。

以奉賢區(qū)金海南路（平莊西路～規(guī)劃G228）改建工程浜塘處理為例，根據(jù)現(xiàn)場淤泥土樣，結(jié)合施工設(shè)計(jì)要求以及使用要求情況，對室內(nèi)試驗(yàn)和現(xiàn)場試驗(yàn)進(jìn)行分析，確定固化劑的摻量為7%，主要成分包括P.O 42.5 水泥、礦渣微粉以及少量穩(wěn)定劑，具體配比需要結(jié)合現(xiàn)場試驗(yàn)再作調(diào)整后確定。試驗(yàn)段剖面示意見圖1。

圖1 試驗(yàn)段剖面示意圖

3.3 針對不同軟土地基的處理方法

由于淺層固化處理形成的固化層，對擴(kuò)散應(yīng)力、減小沉降和不均勻沉降有很好的效果。

如圖2 所示，針對不同填土高度可采用不同處理方式進(jìn)行，主要研究內(nèi)容有：

圖2 固化層與樁聯(lián)合復(fù)合地基處理

（1）低填土路段就地淺層固化處理方法

在低填土路段或淺層軟基路段，不采用換填法而直接采用就地固化處理方法，形成一定深度和強(qiáng)度的固化層，以滿足承載、路基路面施工等要求，該方法無需進(jìn)行換填，不存在棄土或借土，最大程度的利用現(xiàn)場地基土資源，達(dá)到資源利用的最大化和資源循環(huán)利用的目的。

（2）高填土路段就地淺層固化處理方法

軟基較厚的路段，還可采用就地固化處理與復(fù)合地基結(jié)合使用的處理方法，由于就地固化處理形成的硬殼層，可充分發(fā)揮硬殼層下表層土的承載力，從而達(dá)到擴(kuò)大樁距、降低造價(jià)的目的。

（3）淺層處理層作墊層作用優(yōu)劣效果分析

所形成的固化層可代替原復(fù)合地基中砂石墊層的作用，減小砂石用量，節(jié)約資源。特別是在就地固化處理方法與剛性樁等并用時(shí)，就地固化處理形成的固化層可代替蓋板的作用，即無需使用蓋板，從而降低工程造價(jià)。

4 軟土地基施工處理技術(shù)及施工優(yōu)化策略

4.1 軟土地基的處理技術(shù)總結(jié)

首先是深層攪拌法。深層攪拌法的主要應(yīng)用機(jī)理在于不同的材料與淤泥等含水量較高的土壤混合，會形成穩(wěn)定性更高的地基。一般來講，利用深層攪拌法進(jìn)行施工時(shí)，對周圍環(huán)境的要求較低，但是因攪拌需要一定的場地，因此施工前期需要準(zhǔn)備好場地。另外，在攪拌的同時(shí)，往往會選擇水泥、石灰、砂石等可以提高地基抗流變能力的材料。不過，在利用這一方式進(jìn)行施工時(shí)，需要注意固化劑的使用方式以及后續(xù)的規(guī)范化操作。

其次是粉噴樁復(fù)合地基處理技術(shù)。利用這一方式進(jìn)行施工的同時(shí)，需要準(zhǔn)備相關(guān)的施工設(shè)備，如可以為地基打孔的設(shè)備等。在實(shí)際的施工中，往往會將固化劑放入打孔的設(shè)備中，一旦設(shè)備深入軟化地基的底層，在打孔的同時(shí)，可以將固化劑溶于底層的土壤中，促進(jìn)底層水分蒸發(fā)穩(wěn)固其基本結(jié)構(gòu)。在施工使用的固化劑往往會考慮到經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的因素，因此常常采用的固化劑包括石灰、水泥等材料。

最后是換土墊層法。換土墊層法所耗費(fèi)的人力、物力較高，但是工程的穩(wěn)定性較高于上述的辦法。從理論層面來講，換土墊層法主要采用穩(wěn)定性更高以及質(zhì)量更好的土壤來替換原本地基中的淤泥等較差的土壤。不過，利用該方式進(jìn)行施工的同時(shí)，容易發(fā)生道路沉降的問題。在現(xiàn)有研究以及技術(shù)支持的情況下，實(shí)際施工過程中往往會注意一些幾點(diǎn)內(nèi)容。第一是使用材料的問題，例如可以選擇一些透水能力較高的土壤等。第二是填土的操作方式，即往往會從兩端起開始施工，并且在施工的過程中注意土壤的厚度以及土壤的緊實(shí)度。

另外，常用的處理辦法還包括水泥粉煤灰碎石加固法、凍結(jié)法等。前者與換土墊層法和深層攪拌法的原理相似，主要依靠碎石、水泥、粉煤灰等材料與水拌勻之后，與土壤墊層一起形成一種復(fù)合土基。因?yàn)樵摲椒ù嬖诿荛]性好、施工效率高以及成本造價(jià)低的特點(diǎn)而備受歡迎。后者屬于一種較簡單的辦法，即利用冷凍劑將軟土地基中的弱土層凍結(jié)的辦法對其進(jìn)行固化穩(wěn)定。與上述辦法的特點(diǎn)形似、因施工操作較簡單，且成本較低的原因，而在目前的施工過程中而被廣泛應(yīng)用。

上述所有的軟土地基處理辦法各有優(yōu)劣，考慮到實(shí)際的施工情況、工程造價(jià)以及相關(guān)的地理環(huán)境等影響因素，應(yīng)該采取不同的辦法。

4.2 軟土地基施工中的注意內(nèi)容

根據(jù)軟土地基施工的問題，首先應(yīng)該重視前期施工準(zhǔn)備的問題。即需要提前做好施工規(guī)劃、施工設(shè)計(jì)以及現(xiàn)場地理勘測。不僅如此，還應(yīng)該注意選擇先進(jìn)的精確性更高的設(shè)備進(jìn)行地理環(huán)境勘測。其次，針對施工過程中管理疏漏的問題，應(yīng)該提高其管理內(nèi)容安排，并且實(shí)行責(zé)任落實(shí)到個(gè)人的方式，提高全員工作的積極性。另外，施工過程中的技術(shù)問題需要配備相應(yīng)的專業(yè)人才。在道路施工需要工人具有一定的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，而對于新員工來講則可能出現(xiàn)操作不當(dāng)?shù)膯栴}。最后，針對施工維護(hù)以及施工驗(yàn)收的問題，需要按照現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行驗(yàn)收，并且在驗(yàn)收的過程中為提升數(shù)據(jù)的真實(shí)性，應(yīng)該進(jìn)行反復(fù)測試。

5 結(jié) 語

市政道路工程屬于利國利民的工程。為提升市政道路的質(zhì)量，并且保證相關(guān)的民生質(zhì)量，需要重視其建設(shè)過程中的質(zhì)量問題。在道路淤泥固化的處理手段中，軟土地理的建立是重要的，因其處理方式多種多樣，因此應(yīng)該選擇合適該地區(qū)地理環(huán)境的辦法進(jìn)行施工。