研究市政工程施工中的軟基加固技術(shù)

邢國(guó)榮

（忻州公用事業(yè)中心，山西 忻州 034000）

0 引言

市政工程建設(shè)目的為城市居民日常生產(chǎn)生活提供便利與基本保障，從而促進(jìn)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展。但在工程建設(shè)中可能遇到軟基的問(wèn)題，為減小或消除其可能造成的不利影響，需要采取有效的技術(shù)措施加以處理。

1 工程概況

某市政工程沿線(xiàn)年平均氣溫13.5℃，1 月平均氣溫-2.3℃，4 月份平均氣溫 13.2~14.5℃，7 月平均氣溫26.3℃，10 月平均氣溫12.7~13.6℃。極端最低氣溫-22.4℃，極端最高氣溫43.3℃。平均降水558.7mm。雨量多集中在7—8 月。年日照小時(shí)數(shù)為2447~2871h，無(wú)霜期165~210d。

本項(xiàng)目區(qū)域地貌單元為平原區(qū)，路線(xiàn)區(qū)未見(jiàn)地表水，雨季時(shí)河道存在少量地表徑流；地下水主要賦存于滹沱河第四系沖擊洪積形成的砂、砂卵礫石層中。區(qū)內(nèi)地下水位埋深較大，地下水蒸發(fā)量甚微，區(qū)內(nèi)地下水的排泄，主要是人工開(kāi)采，經(jīng)采取地下水進(jìn)行水質(zhì)分析，根據(jù)《公路工程地質(zhì)勘查規(guī)范》（JTG C20—2011）判定，水質(zhì)pH 為7.19~8.00，弱堿水—中性水，對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)及鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋具微腐蝕性，應(yīng)采取相應(yīng)的防腐措施[1]。

本項(xiàng)目位于湖積平原區(qū)。地表為第四系平原組所覆蓋，第四系以前的地層分布為：中上元古界、古生界、寒武系、奧陶系、石灰系、下第三系、上第三系。第四系平原組沖洪積黃土夾砂礫石層及砂層，未膠結(jié)或膠結(jié)程度極差，自上而下由細(xì)變粗，底部為紅色含泥礫石層，20m 以下有多層黏土層，可做地下水的天然隔水層。所處的構(gòu)造位置屬中朝淮地臺(tái)北部的華北斷坳。區(qū)域內(nèi)斷裂構(gòu)造較為發(fā)育，對(duì)本項(xiàng)目有影響的深斷裂主要有定興-石家莊深斷裂和無(wú)極-衡水大斷裂。綜合勘察現(xiàn)場(chǎng)成果及《地安評(píng)價(jià)報(bào)告》成果，項(xiàng)目區(qū)工程場(chǎng)地地質(zhì)構(gòu)造相對(duì)穩(wěn)定，屬抗震不利~一般地段。地土層的等效剪切波速為152~242m/s，類(lèi)型為中軟土，覆蓋層厚度大于50m，工程場(chǎng)地類(lèi)型為Ⅲ類(lèi)[2]。

2 軟基加固技術(shù)

2.1 夯實(shí)水泥土樁

（1）對(duì)于采用夯實(shí)水泥土樁進(jìn)行軟基加固的路段，均按照等邊三角形的形式進(jìn)行布樁，樁徑為0.4m，樁距控制在1.2~1.5m，按照先密后疏的原則依次漸變，路基加固段和非加固段按照2.0m 的樁距實(shí)施過(guò)渡。

（2）水泥為42.5 普硅水泥，水泥和土之間的實(shí)方比按照1:6 控制，利用專(zhuān)門(mén)的機(jī)械進(jìn)行拌和，樁體相同配比室內(nèi)試塊28d 領(lǐng)取無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度應(yīng)達(dá)到1.5MPa以上，90d 齡期單樁承載力應(yīng)達(dá)到150kN 以上，單位面積復(fù)合地基承載力應(yīng)達(dá)到以下要求：當(dāng)路基填高小于6m 時(shí)，應(yīng)達(dá)到 130kPa 以上；當(dāng)路基填高在 6~7m 時(shí)，應(yīng)達(dá)到140kPa 以上；當(dāng)路基填高在7~8m 時(shí)，應(yīng)達(dá)到150kPa以上[3]。

（3）在夯實(shí)水土樁的頂部需要鋪設(shè)厚度不小于30cm的碎石墊層。

（4）在夯實(shí)水泥土樁的現(xiàn)場(chǎng)施工過(guò)程中，應(yīng)注意以下3 個(gè)方面要點(diǎn)：①開(kāi)工前做好場(chǎng)地平整，將地上和地下存在的障礙物均清理干凈。②成孔要以設(shè)計(jì)要求、設(shè)計(jì)所用成孔設(shè)備、現(xiàn)場(chǎng)土質(zhì)情況與周?chē)匀画h(huán)境為依據(jù)確定適宜的鉆孔機(jī)械與成孔方式。③在成孔與孔內(nèi)回填夯實(shí)過(guò)程中，a.選用合適的機(jī)械設(shè)備成孔并將孔內(nèi)填土夯實(shí)；b.在向孔內(nèi)回填填料之前，應(yīng)將孔底部完全夯實(shí)；在分層夯填過(guò)程中，夯錘的下落距離與填料的厚度必須滿(mǎn)足夯填施工的密實(shí)度要求[4]；c.回填時(shí)使用的土料，其有機(jī)質(zhì)含量不能超過(guò)5%，同時(shí)注意不能含有凍土與膨脹土，混合料的實(shí)際含水量應(yīng)達(dá)到最佳含水量，最大偏差不超過(guò)±2%，水泥與涂料之間的拌和應(yīng)達(dá)到均勻；d.成孔完成并經(jīng)檢驗(yàn)確認(rèn)合格后，需按照工程的設(shè)計(jì)要求向樁孔中分層回填預(yù)先拌和完成的水泥土，同時(shí)分層夯實(shí)到設(shè)計(jì)要求的標(biāo)高；e.當(dāng)施工必須在雨期或冬期進(jìn)行時(shí)，應(yīng)采取有效的防雨措施或防凍措施，避免填料被雨水淋濕或發(fā)生凍結(jié)，影響在施工中的正常使用。

2.2 旋噴樁

（1）旋噴施工方法以單管法為宜，按照等邊三角形進(jìn)行布樁，樁徑為0.6m，樁距按照1.6~2.0m 控制，按照先密后疏的原則漸變。

（2）漿液水灰比為1.0，水泥為42.5 普硅水泥，單位樁長(zhǎng)水泥接入量為150kg。

（3）樁體相同配比的室內(nèi)試塊，其28d 齡期無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度應(yīng)達(dá)到3MPa 以上；90d 齡期單樁承載力應(yīng)達(dá)到300kN 以上，單位面積復(fù)合地基承載力應(yīng)達(dá)到如下要求：當(dāng)路基填高小于6m 時(shí)，應(yīng)達(dá)到130kPa 以上；當(dāng)路基填高在6~7m 時(shí)，應(yīng)達(dá)到140kPa 以上；當(dāng)路基填高在7~8m 時(shí)，應(yīng)達(dá)到150kPa 以上。

（4）在旋噴樁的頂部應(yīng)設(shè)置碎石墊層與土工格柵，其中，墊層的厚度應(yīng)達(dá)到30cm。

（5）在實(shí)際施工過(guò)程中，應(yīng)注意以下10 個(gè)方面技術(shù)要點(diǎn)：①施工開(kāi)始前以現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境與地下埋設(shè)物分布位置等為依據(jù)，對(duì)高壓噴射注漿具體孔位進(jìn)行復(fù)核[5]。②高壓噴射注漿具體技術(shù)參數(shù)需要以圖紙條件和加固要求為依據(jù)采用試驗(yàn)的方法確定，確定需要在施工過(guò)程中進(jìn)行嚴(yán)格控制，一般情況下的高壓水壓力需達(dá)到20MPa 以上。③漿液水灰比應(yīng)控制在0.8~1.2。④高壓噴射注漿應(yīng)按照機(jī)具就位→貫入噴射管→噴射注漿→拔管→沖洗的順序進(jìn)行。⑤在噴射孔的標(biāo)高達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，方可開(kāi)始噴射注漿。在各項(xiàng)噴射注漿技術(shù)參數(shù)達(dá)到要求的數(shù)值后，分別按照旋噴、定噴及擺噴技術(shù)要求，適當(dāng)提升噴射管，按照從下到上的順序依次噴射注漿。在分段提升搭接噴射管的過(guò)程中，具體的搭接長(zhǎng)度應(yīng)達(dá)到100mm 以上。⑥對(duì)所有需要進(jìn)行局部擴(kuò)大加固處理或提升強(qiáng)度的部分，都應(yīng)進(jìn)行復(fù)噴。⑦如果在高壓噴射注漿時(shí)出現(xiàn)壓力急劇改變或冒漿等問(wèn)題時(shí)，應(yīng)立即查明原因并采取有效措施加以處理。⑧高壓噴射注漿結(jié)束后，盡快將噴射管拔出。為防止?jié){液凝固收縮導(dǎo)致樁頂實(shí)際高程無(wú)法達(dá)到預(yù)期要求，需要在原有的孔位上進(jìn)行回灌，或進(jìn)行二次注漿。⑨施工中應(yīng)加強(qiáng)泥漿處理，施工中將廢漿引流在樁間，同時(shí)保持良好平整度，為之后的墊層施工創(chuàng)造良好條件。⑩施工要嚴(yán)格按照相關(guān)技術(shù)參與材料用量進(jìn)行，并且還要做好相關(guān)記錄。

2.3 拋石擠淤

對(duì)于沿線(xiàn)范圍內(nèi)存在的坑塘，可采用該方法進(jìn)行加固處理，采用粒徑相對(duì)較大且沒(méi)有風(fēng)化的石料進(jìn)行，粒徑小于0.3m 的石料，其含量不能超過(guò)20%。拋石擠淤高度應(yīng)比坑塘中額水位高1m，在施工中應(yīng)做好強(qiáng)夯，采用1500~2000kJ 的夯擊能。

2.4 預(yù)壓

在軟土層厚度相對(duì)較大的路基段，可采用排水預(yù)壓的方法進(jìn)行處理。充分利用路堤土荷載實(shí)施預(yù)壓，通常預(yù)壓期應(yīng)達(dá)到6 個(gè)月以上，隨時(shí)根據(jù)沉降觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)預(yù)壓時(shí)間進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。將直徑在10cm 左右的袋裝砂井作為豎向排水體，采用滲水率相對(duì)較高的中粗砂，粒徑超過(guò)0.5mm 的砂，其含量應(yīng)達(dá)到總量至少1/2，含泥量不能超過(guò)3%，滲透系數(shù)應(yīng)達(dá)到5×10-3cm/s 以上。砂袋使用有良好透水性的土工織物，如聚丙烯紡織物，材料強(qiáng)度應(yīng)能良好思承受砂袋的自身重量，裝砂完成后砂袋滲透系數(shù)不能比砂料滲透系數(shù)小。在排水預(yù)壓段要設(shè)置厚度為50cm 的碎石墊層，將砂袋頂部埋入墊層中至少0.3m，同時(shí)應(yīng)沿豎直方向埋入，不可橫向埋置。預(yù)壓施工要編制合理的施組方案，根據(jù)冬期備土方案最大限度利用冬期和荷載資源，以保證最終的預(yù)壓處治效果。

2.5 碎石墊層與土工格柵相結(jié)合

（1）碎石墊層施工材料粒徑應(yīng)控制在5~20mm 范圍內(nèi)，且應(yīng)有良好級(jí)配，含泥量不能超過(guò)5%。

（2）墊層寬度應(yīng)比路堤底部寬度略大，避免在施工中因機(jī)械破壞導(dǎo)致墊層有效作用受到影響，墊層寬度應(yīng)比兩側(cè)分別寬出0.5m 左右。

（3）土工格柵材料一般為聚丙烯TGSG30-30 型雙向拉伸土工格柵，其橫縱方向的拉伸屈服力應(yīng)達(dá)到30.0kN/m 以上，橫、縱向屈服伸長(zhǎng)率分別不能超過(guò)13.0%和15.0%，當(dāng)橫、縱向伸長(zhǎng)率達(dá)到2%時(shí)，拉伸力應(yīng)達(dá)到10.5kN/m 以上，當(dāng)橫、縱向伸長(zhǎng)率達(dá)到5%時(shí)，拉伸力應(yīng)達(dá)到21.0kN/m 以上。格柵的幅寬應(yīng)達(dá)到2m以上，長(zhǎng)度需按照施工要求確定。

3 路基沉降觀(guān)測(cè)

為保證施工的安全與進(jìn)度，并為后期高速公路運(yùn)營(yíng)服務(wù)，要設(shè)立觀(guān)測(cè)的斷面，確定沉降狀況及位移的程度大小，了解路基受荷載持續(xù)作用后受到多少影響，接著分析確定軟土變形，使現(xiàn)場(chǎng)的施工達(dá)到信息化，為工程質(zhì)量提供應(yīng)有的保障。

3.1 儀器設(shè)備及埋設(shè)

3.1.1 沉降板

沉降板布置位置通常處在路基中心，沉降板為500mm×500mm×10mm 的鋼板，沉降板實(shí)際埋深要達(dá)到10cm。在觀(guān)測(cè)板的正中心位置要焊上鋼管，并在鋼管以外用鍍鋅管來(lái)保護(hù)，不與鋼管相連，沉降管與和套管每節(jié)接高長(zhǎng)度不宜超過(guò)500mm。在布設(shè)沉降板時(shí)要用砂將表面找平，在放好沉降板以后應(yīng)保持水平，同時(shí)和垂線(xiàn)保持平行。任意觀(guān)測(cè)斷面都要布設(shè)三塊板，即路基中分帶一塊，兩側(cè)路肩各一塊。

3.1.2 位移樁、位移基樁

位移樁要合適的地方設(shè)立，一般為與邊坡坡腳相距至少10m 的地方，在每側(cè)都要至少設(shè)置3 個(gè)。位移樁實(shí)際上就是正方形的木樁，邊長(zhǎng)在50~100mm，也可以采用混凝土樁，但長(zhǎng)度應(yīng)達(dá)到1.5m 以上。對(duì)于位移基樁，要在地基變形可能造成影響的區(qū)域內(nèi)設(shè)立，樁型和位移樁相同，但規(guī)格不同。設(shè)樁完成后，需在頂部設(shè)置明顯的標(biāo)記[6]。

3.1.3 水準(zhǔn)點(diǎn)

水準(zhǔn)點(diǎn)設(shè)立點(diǎn)不能受到破壞和擾動(dòng)，一般為坡腳以外至少40m。水準(zhǔn)點(diǎn)樁釆用10cm×10cm×100cm 的鋼筋混凝土樁，樁頂預(yù)埋鋼筋測(cè)頭。樁周頂部50cm 現(xiàn)澆混凝土固定，并在地面上澆注1.0m×1.0m×0.2m 的觀(guān)測(cè)平臺(tái)，樁頂露出平臺(tái)10cm。所有水準(zhǔn)點(diǎn)需用圖表形式呈送監(jiān)理工程師。

3.2 精度要求

位移觀(guān)測(cè)的誤差要限制于5mm 以?xún)?nèi)，在方向觀(guān)測(cè)過(guò)程中，水平角度誤差要限制于2.5″以?xún)?nèi)，對(duì)于沉降高程觀(guān)測(cè)，其誤差則要限制于1mm 以?xún)?nèi)。

3.3 觀(guān)測(cè)頻率

施工中的沉降觀(guān)測(cè)頻率為每填好一層就觀(guān)測(cè)一層，若施工被臨時(shí)終端或在加載的間隔時(shí)間內(nèi)進(jìn)行觀(guān)測(cè)，則可按照3d/次的頻率進(jìn)行；在預(yù)壓過(guò)程中觀(guān)測(cè)按照前一個(gè)3d/次之后7d/次的頻率進(jìn)行；到達(dá)運(yùn)營(yíng)期后，前半年每月觀(guān)測(cè)一次，之后每?jī)蓚€(gè)月觀(guān)測(cè)一次。

施工時(shí)的沉降和位移應(yīng)按照以下標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行控制。

（1）沿路堤中線(xiàn)地面產(chǎn)生的沉降，其速率要控制在每晝夜1.0cm 以?xún)?nèi)。

（2）坡角處的水平方向位移要控制在每晝夜0.5cm以?xún)?nèi)。

若施工中已經(jīng)超出界限值，則要在停止加載的同時(shí)，在經(jīng)觀(guān)測(cè)確認(rèn)實(shí)際觀(guān)測(cè)值比界限值小時(shí)重新進(jìn)行加載[7]。

在預(yù)壓過(guò)程中應(yīng)根據(jù)實(shí)際觀(guān)測(cè)結(jié)果按照以下兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行控制。

（1）經(jīng)推算得出的工后沉降量比設(shè)計(jì)容許值小。

（2）連續(xù)60d 月均沉降量在5mm 以?xún)?nèi)。

現(xiàn)場(chǎng)觀(guān)測(cè)人員必須做到認(rèn)真負(fù)責(zé)，做好各項(xiàng)記錄工作。在執(zhí)行觀(guān)測(cè)工作時(shí)，應(yīng)由專(zhuān)門(mén)的觀(guān)測(cè)單位對(duì)現(xiàn)場(chǎng)觀(guān)測(cè)點(diǎn)及標(biāo)志進(jìn)行保護(hù)，施工中不能以任何理由破壞觀(guān)測(cè)點(diǎn)。

觀(guān)測(cè)完成后應(yīng)立即向有關(guān)部門(mén)提供觀(guān)測(cè)結(jié)果及其分析報(bào)告，內(nèi)容包括：各觀(guān)測(cè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)，并將其整理成圖表；原始記錄合訂本；曲線(xiàn)分析圖件。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，軟基是市政道路工程建設(shè)面臨的常見(jiàn)問(wèn)題，在不同段落需要根據(jù)實(shí)際情況制定有效的軟基加固措施，并嚴(yán)格按照相關(guān)方案和要點(diǎn)進(jìn)行施工，以上對(duì)軟基加固技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行了初步分析與總結(jié)，旨在為實(shí)際工程建設(shè)中的軟基加固施工提供技術(shù)參考。