市政路橋施工中的軟基加固技術(shù)探討

黃緒杰

廣東省水利水電第三工程局有限公司 廣東 東莞 523710

引言

在市政路橋的施工過程中，如果出現(xiàn)軟土路基，會對回填土及建筑材料穩(wěn)定性產(chǎn)生較大影響，進而制約整體工程建設(shè)質(zhì)量的提升，甚至導(dǎo)致路橋在后期投入使用時出現(xiàn)下沉問題，嚴重制約了路橋使用壽命延長。通常情況下，在地下水位較高的地方容易出現(xiàn)軟土地基現(xiàn)象。而且根據(jù)不同的軟土地基情況，所選用的具體軟基加固技術(shù)也有所不同[1]。因此，施工單位必須要掌握各種軟基加固技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢，并且結(jié)合具體的施工情況，采取針對性的軟基加固技術(shù)，以最大限度地提升路橋施工質(zhì)量，延長路橋使用年限，同時也為城市化發(fā)展提供更多基礎(chǔ)條件支持。

1 軟土地基特點

穩(wěn)定性低。與普通的地基相比，軟土地基的穩(wěn)定性明顯更低，尤其是在氣候環(huán)境較為惡劣的情況下會對軟土地基產(chǎn)生直接影響，導(dǎo)致其發(fā)生變形或者出現(xiàn)不均勻沉降的情況，這些現(xiàn)象的出現(xiàn)會導(dǎo)致軟土地基的整體穩(wěn)定性變得越來越差[2]。

滲透性弱。軟土地基中含有大量天然水分，而且土質(zhì)之間的間隙較大。通常情況下，軟土地基空隙比為1∶2，且地基中的綜合含水量能夠達到45%以上，這樣就會對地基滲透性造成影響。

壓縮性強。軟土地基中含有較多水分，因此與其他類型地基相比，其具有較強的壓縮性。尤其是含水量較高的地基，其壓縮性更強。也正是由于此特點影響，如果軟土地基需要長時間受到壓力影響，則會導(dǎo)致其出現(xiàn)變形問題。

抗剪強度具有不確定性。與普通地基相比，軟土地基的抗剪強度相對較低，而且還會受到周圍環(huán)境因素的影響，由此導(dǎo)致其抗剪強度會變得越來越低。

當前，軟土地基不僅出現(xiàn)在沿海地區(qū)，內(nèi)陸地區(qū)也變得較為多見。而隨著城市發(fā)展范圍的不斷拓寬，市政路橋建設(shè)的范圍也在擴大，路橋施工環(huán)境也變得更加復(fù)雜。在具體的路橋施工過程中，如果不能很好地處理軟土路基，就會對整體的路橋建設(shè)質(zhì)量產(chǎn)生影響，也難以保障施工單位的經(jīng)濟與社會效益。因此施工單位必須重視該項工作的開展，采取科學(xué)的方法處理好軟土路基，提升軟基加固效果，以保障路橋施工質(zhì)量及進度不受影響。

2 軟土地基對路橋的危害

2.1 侵蝕路面

對于市政路橋來說，施工地基的硬度與剛度會對整體的施工質(zhì)量產(chǎn)生直接影響，由此也就會對路橋的使用年限造成影響。通常情況下，對于軟土地基處理時所應(yīng)用的材料為混凝土、碎石等，如果地基處理不當，就會導(dǎo)致雨水、地下水對路面產(chǎn)生侵蝕。如果混凝土及碎石抗侵蝕能力差，則會導(dǎo)致路橋內(nèi)部結(jié)構(gòu)出現(xiàn)變化，材料連接性能變差，導(dǎo)致內(nèi)部結(jié)構(gòu)出現(xiàn)脫落、松動等問題，進而對路橋的投入使用造成嚴重制約。

2.2 導(dǎo)致路面下沉、硬化

如果在路橋施工中對于軟土地基處理不當，會導(dǎo)致地基發(fā)生下沉現(xiàn)象，地下水流動時則會對軟土的土層造成沖刷，導(dǎo)致軟土地基中的土層流失，進而影響到地基承載性能，路面出現(xiàn)不均勻的沉降問題[3]。如果路橋路面發(fā)生不均勻沉降，則會導(dǎo)致整體的路橋質(zhì)量受到影響，也會對過往車輛的安全性造成威脅。另外，由于軟土地基的穩(wěn)定性及承載性都比較差，如果施工中所應(yīng)用到建筑材料穩(wěn)定性也比較差，則會導(dǎo)致路面出現(xiàn)嚴重的硬化問題。當路橋后期投入使用時，由于過往車輛的碾壓，會導(dǎo)致路面發(fā)生開裂問題，進而影響到路橋投入使用效能，也會大大增加后期的運行維護成本。

3 軟基加固技術(shù)分析

3.1 強夯加固技術(shù)

強夯加固是一種應(yīng)用廣泛的軟基加固技術(shù)，其原理是利用高空重物下墜所產(chǎn)生的重力對軟土地基進行夯實處理。在這個過程中，重力能夠?qū)⑼临|(zhì)之間距離縮小，從而大大降低軟土地基的壓縮性，提升軟土區(qū)域的整體承載性能。該方法適用于軟土土層較深的情況下進行加固，其操作快捷，設(shè)備應(yīng)用簡單，施工效率高，節(jié)約施工材料，容錯率也較高，經(jīng)濟效益好。強夯加固的應(yīng)用能夠?qū)④浲恋鼗鶑姸忍嵘猎袕姸鹊?～5倍，可以大大減少路面下沉的情況，提高路橋的使用壽命和安全性。不過，需要注意的是，強夯加固存在一定的風險和局限性，如不能用于地下水位較高的區(qū)域、不能用于較深的軟土層、對周圍環(huán)境的振動影響較大等。因此，在進行強夯加固之前，需要對軟土地基的情況進行細致的調(diào)查和分析，選擇合適的加固方案，確保加固效果和施工安全。

3.2 拋石擠淤技術(shù)

在軟基加固過程中，拋石擠淤技術(shù)是其中較為常用的一種加固技術(shù)，此項技術(shù)施工效率較高，而且施工周期短，能夠快速將積水排出，從而保障整體工程施工的穩(wěn)定性與連續(xù)性[4]。在具體的路橋施工中，如果施工現(xiàn)場出現(xiàn)堰塘、水田等軟土區(qū)域，則可以結(jié)合地基厚度選擇同厚度的巖石材料，比如20cm厚的卵石，沿著軟土區(qū)域的中線拋灑，以將其中的淤泥擠出。然后應(yīng)用大型壓路機進行復(fù)壓處理，從而將其中的黏土及淤泥完全排出，保障路面承載力提升。如果施工現(xiàn)場地形有坡度，則可以從高處拋灑卵石向低處排出。首先拋灑大面積卵石，對于縫隙可用小塊卵石進行填充。如果施工條件允許，施工人員也可以在軟土地基區(qū)域設(shè)置反濾層，然后再開展填土作業(yè)，以提升施工效果。

3.3 粉噴樁加固技術(shù)

粉噴樁加固是一種新型的軟基加固技術(shù)，通過運用群樁技術(shù)，把粉噴樁和樁柱間的土質(zhì)充分結(jié)合，能夠?qū)崿F(xiàn)整體軟土地基強度及承載力的提升[5]。與傳統(tǒng)的軟基加固方法相比，粉噴樁加固技術(shù)具有加固效果好、施工周期短、不需要大量的材料等優(yōu)點。在進行粉噴樁加固之前，施工人員應(yīng)當先對施工資料進行分析，包括施工現(xiàn)場的水文地質(zhì)情況、速率等，然后對現(xiàn)場進行清理，應(yīng)用黏性土對低洼區(qū)進行回填處理，引用碎石對軟土區(qū)進行回填處理。同時，在應(yīng)用水泥材料時，應(yīng)當保障其質(zhì)量符合施工要求，如果結(jié)構(gòu)出現(xiàn)問題或者受潮，則不能投入使用，以保障整體的加固效果。粉噴樁加固技術(shù)的應(yīng)用范圍廣泛，可以有效地提高軟基承載能力，增加結(jié)構(gòu)的安全性。在實際工程中，粉噴樁加固技術(shù)已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用，并取得了良好的加固效果。但需要注意的是，在實際施工過程中，應(yīng)根據(jù)具體情況選用合適的加固方法，以確保加固效果和施工安全。

3.4 翻挖回填技術(shù)

翻挖回填是對軟土地基進行加固最有效的一種方法。對于該項技術(shù)的應(yīng)用，需要大型挖掘機對軟土區(qū)域進行處理，將土層中的石塊、淤泥等清除干凈，然后結(jié)合施工要求選擇粗顆粒的回填料進行回填處理。在此過程中要注意，坑體中含水量符合最優(yōu)標準時方可進行回填，而且要確保分層回填厚度超出30cm。如果回填材料中包含石塊，則應(yīng)當將分層回填厚度控制到40cm[6]。如果施工現(xiàn)場周邊的建筑物較多，則應(yīng)當在回填開始前先咨詢專業(yè)人員，制定科學(xué)合理的回填計劃，避免對周邊土層結(jié)構(gòu)、建筑物穩(wěn)定性造成影響。

3.5 換填加固技術(shù)

換填加固是較為常見的一種軟基加固技術(shù)，此項技術(shù)的應(yīng)用主要是選擇具有更強承載力及更高堅固系數(shù)的土體來代替軟基當中的不良土體，從而實現(xiàn)軟土地基強度及承載性能的提升。在采用此項技術(shù)施工前，施工人員應(yīng)當先對現(xiàn)場的軟土地基情況進行分析，并且結(jié)合具體情況選擇適當?shù)膿Q填材料。通常情況下所應(yīng)用的換填材料是素土或者灰土。確定好換填材料后，還需要選擇具體的換填技術(shù)。通常情況下，在開展換填施工時需要應(yīng)用大型機械，因此該項方法不適用于小型施工區(qū)域。在具體施工中，如果施工人員要提升換填質(zhì)量，則需要盡量減少對土層的深挖處理，并且要強化對路面的夯實處理，以充分發(fā)揮換填加固技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢。

3.6 管樁加固技術(shù)

管樁加固技術(shù)屬于一種預(yù)應(yīng)力加固方法，對軟土地基的處理中也有著廣泛的應(yīng)用，尤其能夠?qū)Φ鼗蓜忧闆r進行科學(xué)處理，并且可以降低其再次發(fā)生松動的概率。在施工開始前，施工人員應(yīng)當先對軟土出現(xiàn)松動的區(qū)域進行明確，以確保施工的連續(xù)性。然后，針對軟土地基的不同情況，確定相應(yīng)的管樁加固方案，包括選定管樁的類型、直徑、間距和埋深等參數(shù)。在施工過程中，要嚴格控制管樁的長度和位置，以確保施工的準確性和加固的連續(xù)性。加固完成后，還需要對地基強度進行測量，以確保加固效果。對于較大的工程，還需要進行現(xiàn)場試驗和模型試驗，以驗證管樁加固技術(shù)的有效性。同時，在軟土地帶進行打樁時還需要對施工數(shù)據(jù)進行測量和記錄，并且要在施工現(xiàn)場進行明確標注，以提升整體的加固質(zhì)量。

4 工程案例分析

以某市政路橋工程為例，該工程中存在軟土地基，土質(zhì)為粉質(zhì)黏土，深度8～18cm，路堤填土最大高度為4m。針對該軟土地基，施工單位根據(jù)施工現(xiàn)場情況，選擇管樁加固法進行軟基加固處理。設(shè)計管樁長度6～12m，厚度100mm，直徑1000mm，混凝土強度C20，各樁橫向間距3m，縱向間距4m，豎向承載最大值600kN。

在完成軟基加固施工后，施工單位還需要對現(xiàn)場開展檢測，檢測內(nèi)容包括樁基性能、地表土、地基承載性能、土壓力情況。具體檢測結(jié)果如下：

在檢測樁基時，主要對3根管樁的單個承載力進行檢測，檢測結(jié)果顯示，其豎向承載力最大值均不低于720kN，與設(shè)計要求相符合。施工結(jié)束2周后，現(xiàn)場對管樁進行開挖，檢查樁身的外觀及質(zhì)量較為完好，未出現(xiàn)斷樁、孔隙等問題。應(yīng)用反射原理對樁身進行檢測，結(jié)果顯示樁身達到A類樁要求，與設(shè)計強度相符。

在檢測地表土情況時，通過分析現(xiàn)場工程情況可知，在沉樁時，地表土體對應(yīng)的擠密指數(shù)呈現(xiàn)下降趨勢，而且距離樁中心2.5m的位置，地表土位移距離均不超過2mm。由此可見地表土位移情況符合設(shè)計要求。

在對地基承載性能進行檢測時，檢測結(jié)果顯示，加固之前的軟土地基承載力為300kPa，應(yīng)用管樁加固技術(shù)之后，該區(qū)域的承載力提升到了394kPa?？梢姽軜都庸谭ǖ膽?yīng)用大大提升了軟土地基的承載力。

在對土壓力情況進行檢測時，距離打樁中心1.5m和3m的位置打孔，然后在2.5、5、7.5m深的位置埋設(shè)土壓力盒。等到樁基施工結(jié)束后，可以把土壓力盒放置到側(cè)壁位置，從而對樁間的壓力情況進行檢測。最終的檢測結(jié)果顯示，當沉入單個樁時，5m深處的受力能夠保持一致，尤其是土質(zhì)較硬的下部位置，會產(chǎn)生更加明顯的擠土壓力?？梢娡ㄟ^借助于沉樁深度來對施加壓力合理調(diào)整，能夠很好地檢測出軟土地基的加固效果。

5 結(jié)束語

隨著城市化發(fā)展水平的進一步提升，市政路橋建設(shè)數(shù)量必然會進一步增加，以更好地提升城市的交通運輸水平，為城市現(xiàn)代化發(fā)展提供更多有利條件。而對于施工單位來說，其遇到軟土地基的次數(shù)也會越來越多。針對軟土地基處理，明確可用于地基加固的各項技術(shù)，并且掌握各項技術(shù)的應(yīng)用范圍及優(yōu)缺點，能夠更好地發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢，保障軟基加固效果。因此，施工單位必須要重視分析各項軟基加固技術(shù)，并且結(jié)合具體的工程施工情況來選擇適當?shù)募庸谭椒?，從而提升加固效果，為整體路橋施工質(zhì)量及后續(xù)投入使用效能提升奠定良好基礎(chǔ)。