市政道路軟土地基處理技術(shù)與應(yīng)用研究

王成

（邢臺(tái)路橋建設(shè)集團(tuán)有限公司，河北 邢臺(tái) 054001）

1 引言

市政道路工程項(xiàng)目施工中，軟土地基在長(zhǎng)期運(yùn)行中自身強(qiáng)度會(huì)降低，并且受車(chē)輛振動(dòng)及擠壓等作用影響，路面會(huì)出現(xiàn)變形或下沉等問(wèn)題。因此，在地基施工階段，必須加大對(duì)地基施工質(zhì)量控制的重視程度，擬訂合適的施工方案，結(jié)合實(shí)際采用綜合手段，有效避免道路使用和雨水沖刷等因素對(duì)地基穩(wěn)定性產(chǎn)生的負(fù)面影響，最大限度上滿(mǎn)足市政道路建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)要求，為道路安全穩(wěn)定運(yùn)行提供有效保障。

2 軟土地基的主要特征

軟土地基主要分布于沿海、谷地、湖泊、沼澤地區(qū)，土質(zhì)大多含有豐富的有機(jī)物，巖石或砂礫成分較少，但腐殖質(zhì)層和水分含量較高。在工程施工過(guò)程中，針對(duì)這種軟土地基會(huì)運(yùn)用多種不同的施工方法進(jìn)行處理。由于軟土的土質(zhì)比較松軟，在受到外力作用時(shí)會(huì)出現(xiàn)較大的變形，承載較小，尤其是軟土主要分布于谷地等，受水文地質(zhì)影響較大，土中含水量較高。在市政道路施工過(guò)程中，需要做好地質(zhì)勘察工作，因地制宜地制訂合理的工程施工方案，做好一切必要的規(guī)劃和設(shè)計(jì)工作，使工程建設(shè)任務(wù)得到順利開(kāi)展，提高工程施工質(zhì)量。

2.1 高壓縮性

軟土的壓縮性比較高，這是因?yàn)檐浲羶?nèi)部空隙和含水量高，且土壤中含有大量的微生物與可燃性氣體和腐殖層，在受到外部強(qiáng)烈的壓力擠壓時(shí)，可迅速排出軟土中的水分和氣體，體積變化較大，這對(duì)建筑建設(shè)和建筑竣工后會(huì)有很大的影響。

2.2 含水量高

由于軟土主要分布于沿海和內(nèi)陸湖泊區(qū)域，接近水，含水量較高且松軟，土層雜質(zhì)相對(duì)較多，可塑性較強(qiáng)。由于含水量較高，在沒(méi)有夯實(shí)的情況下，此種土層承重能力較差，容易引起地基塌陷，嚴(yán)重影響道路的行車(chē)安全，而一旦出現(xiàn)塌陷，就需要進(jìn)行再次回填，夯實(shí)，重新修路，無(wú)疑就會(huì)導(dǎo)致地基建設(shè)成本增加。

3 軟土地基處理技術(shù)

3.1 置換施工技術(shù)

在市政道路軟土地基處理中，置換施工技術(shù)應(yīng)用最為廣泛，基本方式是將原有地基中強(qiáng)度較差、壓縮性較高的軟土清除，再填充合適的高強(qiáng)度材料，如碎石、砂石等。置換施工前，需要根據(jù)前期勘察和技術(shù)應(yīng)用要求做好設(shè)備和材料方面的準(zhǔn)備，之后在深度范圍清理表層土30～50 cm，將清理出的表層土運(yùn)輸至指定地點(diǎn)處理[1]。合理確定原地基清理深度，并結(jié)合夯實(shí)、碾壓及排水固結(jié)方式進(jìn)行處理，確保處理后的地基能夠承受施工機(jī)械和車(chē)輛重量，避免在施工中出現(xiàn)不均勻沉降現(xiàn)象。在原地基處理到位后，先鋪設(shè)砂礫墊層，所使用材料為中砂或粗砂，且含泥量需控制在5%以下。墊層鋪設(shè)應(yīng)當(dāng)保證良好的平整度和壓實(shí)度，能夠有效擴(kuò)散應(yīng)力，提升地基承載力。砂礫層鋪設(shè)完成后，繼續(xù)鋪設(shè)天然碎石或人工碎石，并做好厚度、平整度及壓實(shí)度控制。最后填筑砂礫、碎石、土石等材料，在施工時(shí)采用分層填筑、分層壓實(shí)方式進(jìn)行處理，單層填料厚度不超過(guò)30 cm 為宜。在換填作業(yè)完成后，需要采用外觀檢查、平整度檢查及壓實(shí)度檢測(cè)等相結(jié)合方式，對(duì)換填質(zhì)量進(jìn)行評(píng)估，直至驗(yàn)收合格后，才能進(jìn)行下一階段施工。

3.2 強(qiáng)夯施工技術(shù)

軟土分布較為廣泛的市政道路軟土地基處理中，強(qiáng)夯施工技術(shù)具有工期短、效果好及造價(jià)低等特征，能夠通過(guò)強(qiáng)力夯實(shí)作用有效提升地基承載力和壓縮模量，改變地基土孔隙分布特征，確保土體均勻度和密實(shí)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求[2]。強(qiáng)夯法施工作業(yè)前，需做好現(xiàn)場(chǎng)平整處理，復(fù)測(cè)場(chǎng)地高程，標(biāo)明夯點(diǎn)區(qū)域。將起重機(jī)就位并對(duì)準(zhǔn)強(qiáng)夯點(diǎn)，準(zhǔn)確測(cè)量夯前錘點(diǎn)高程，將夯錘提升至設(shè)定高度后，自由下落，將吊鉤取下，測(cè)量錘頂高程。夯擊過(guò)程中如出現(xiàn)坑底傾斜而導(dǎo)致夯錘歪斜，應(yīng)當(dāng)做好找平處理，避免導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果偏差。依照設(shè)計(jì)規(guī)范要求的夯擊次數(shù)和控制標(biāo)準(zhǔn)，依次對(duì)所有夯點(diǎn)進(jìn)行處理，直至所有位置處理均達(dá)到設(shè)計(jì)要求為止。夯擊處理完成后，使用推土機(jī)進(jìn)行填平作業(yè)，采用測(cè)量場(chǎng)地高程、檢測(cè)密實(shí)度、抗剪強(qiáng)度等方式，檢驗(yàn)強(qiáng)夯質(zhì)量，確保地基所有土層結(jié)構(gòu)性能滿(mǎn)足施工要求。

3.3 深層攪拌樁技術(shù)

當(dāng)前市政道路軟土地基施工中，深層攪拌樁技術(shù)也具有較為廣泛的應(yīng)用，能較好地解決淤泥、砂土、泥炭土及粉土等軟土地基強(qiáng)度及密實(shí)度等方面問(wèn)題，但是在泥炭土及地下水有侵蝕性時(shí)，應(yīng)當(dāng)先進(jìn)行試驗(yàn)確定技術(shù)適應(yīng)性。深層攪拌樁施工前，需要先沿定位軸線(xiàn)確定攪拌樁施工位置，在攪拌機(jī)就位后根據(jù)規(guī)定位置定位對(duì)中，將攪拌翼片下沉至加固深度，依照由下到上的順序提升攪拌軸的旋轉(zhuǎn)翼片，確保壓入的水泥或石灰等固化劑與軟土充分融合，凝結(jié)后形成圓柱形加固土體，以此有效提升整體性能。深層攪拌樁技術(shù)應(yīng)用中，需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況做好漿料制備，制備完成與灌漿作業(yè)時(shí)間不能超過(guò)2 h，且不得有離析、硬結(jié)等現(xiàn)象發(fā)生[3]。在攪拌機(jī)運(yùn)行前，應(yīng)當(dāng)確認(rèn)冷卻系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，在鉆頭鉆入土層合適深度后灌注空氣，依照前期勘察作業(yè)數(shù)據(jù)合理控制下沉速度及深度，避免對(duì)現(xiàn)有構(gòu)筑物產(chǎn)生破壞。鉆進(jìn)至規(guī)定標(biāo)高后，鉆頭應(yīng)當(dāng)在孔內(nèi)停留30 s 后再提升，在合理控制速度的同時(shí)進(jìn)行灌漿。作業(yè)完成后，應(yīng)當(dāng)采用樁身強(qiáng)度檢測(cè)、單樁復(fù)合地基荷載試驗(yàn)、單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)方式進(jìn)行驗(yàn)收，確保所有試驗(yàn)結(jié)果達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)后，再進(jìn)行后續(xù)施工。

3.4 超載預(yù)壓技術(shù)

超載預(yù)壓技術(shù)是目前較為常見(jiàn)的一種排水固結(jié)技術(shù)，在軟土地基施工處理過(guò)程中，這一技術(shù)主要通過(guò)在軟土地基上方施加較重的荷載實(shí)現(xiàn)軟土路基固結(jié)，提高地基的強(qiáng)度。目前，在市政道路軟土地基條件更加復(fù)雜化背景下，不斷出現(xiàn)新型處理技術(shù)，如堆載預(yù)壓、塑料排水板真空預(yù)壓及預(yù)壓排水固結(jié)等，在實(shí)際施工中具有良好應(yīng)用效果[4]。

4 軟土地基處理技術(shù)應(yīng)用分析

4.1 工程概況

某市政公路工程位于某市河流下游北岸，為沿河道路，設(shè)計(jì)行駛速度為50 km/h，總長(zhǎng)度約4 km，道路設(shè)計(jì)寬度為35 m。在施工中，該工程一土坑內(nèi)因雨季的來(lái)臨，而導(dǎo)致坑內(nèi)產(chǎn)生了許多積水，在經(jīng)施工人員勘察后探明，坑內(nèi)積水深度達(dá)2 m，淤泥厚度為4 m。該坑是由于土質(zhì)稀松，加上來(lái)往車(chē)輛不斷的碾壓而出現(xiàn)塌陷，又因常年雨水沖刷，使該坑越來(lái)越大。坑底土的超固結(jié)比OCR＜1。本工程填土達(dá)到7 m，預(yù)計(jì)填土高度為7.3～7.5 m，所以，在施工中取土坑段地基處理，就成為重要的施工關(guān)鍵環(huán)節(jié)。故施工中，在確保工程施工安全性的前提下，采用最優(yōu)方法進(jìn)行軟土地基處理施工，需要經(jīng)過(guò)積水抽出，后在將坑內(nèi)的淤泥挖出，做好坑底沙石鋪墊，將填土不斷的填入坑內(nèi)，不斷的夯實(shí)，至填土水平線(xiàn)后，再繼續(xù)壓實(shí)后再進(jìn)行路面鋪設(shè)。

4.2 前期處理要點(diǎn)

軟土地基處理技術(shù)的應(yīng)用受外部因素影響較為顯著，在施工作業(yè)前需做好前期處理，避免天氣及人為因素干擾導(dǎo)致技術(shù)效果不佳。在技術(shù)應(yīng)用前，應(yīng)當(dāng)先將地表約30 cm 厚的浮土、雜物等清理干凈。根據(jù)不同施工技術(shù)的應(yīng)用特征，準(zhǔn)備好相應(yīng)的施工機(jī)械，如挖掘機(jī)、裝載機(jī)、自卸汽車(chē)、推土機(jī)、壓路機(jī)及平地機(jī)等，確保各機(jī)械設(shè)備在維護(hù)周期內(nèi)，確保施工安全。根據(jù)工程量合理確定施工人員數(shù)量，將技術(shù)人員、材料員及測(cè)量人員配置到位。在施工前做好施工放樣，尤其是采用換填處理技術(shù)的施工路段，為確保地基斷面精準(zhǔn)度，需要設(shè)置間隔20 m 的直線(xiàn)邊樁和10 m 的曲線(xiàn)邊樁，為施工作業(yè)提供精準(zhǔn)參考，確保換填路段整體強(qiáng)度和穩(wěn)定性達(dá)到設(shè)計(jì)要求。與此同時(shí)，在施工前，采用抽水設(shè)備將坑內(nèi)積水抽出，采用挖掘機(jī)將坑內(nèi)各種淤泥、石頭、雜質(zhì)清除，做好坑內(nèi)深度、寬度測(cè)量工作。

4.3 軟土地基填筑施工要點(diǎn)

在進(jìn)行市政工程施工過(guò)程中，考慮到施工進(jìn)工期緊張，所以，應(yīng)采用高效的軟土路基的作業(yè)方法進(jìn)行施工，以加快施工建設(shè)進(jìn)程和提高施工效率。這需要考慮到公路施工的安全性和經(jīng)濟(jì)效益。

基于此，在本項(xiàng)目施工過(guò)程中優(yōu)先選擇了拋石擠淤法和加筋法。第一，在施工過(guò)程中，將水抽出后，利用超載預(yù)壓技術(shù)對(duì)坑底進(jìn)行加固處理，將合適重量的砂石等材料堆放在路堤內(nèi)，通過(guò)壓力作用提升軟土地基的穩(wěn)定性，能更好地減少地基沉降量。在施工技術(shù)應(yīng)用中，透水砂墊層通常鋪設(shè)厚度1.0 m，排水板需穿透淤泥0.3 m 以上，在大氣壓作用下，在軟土體孔隙中產(chǎn)生負(fù)壓力，將水和空氣吸出，以達(dá)到土體固結(jié)效果。塑料排水板真空預(yù)壓技術(shù)是在鋪設(shè)砂礫排水墊層的基礎(chǔ)上，結(jié)合插入塑料排水管、鋪設(shè)土工織物等方式，達(dá)到更好的固結(jié)效果，有效避免土體厚度不均、抽真空壓力不均等導(dǎo)致的表面沉降不均勻現(xiàn)象。預(yù)壓排水固結(jié)則是在上述施工技術(shù)的基礎(chǔ)上，增加機(jī)械設(shè)備或人工開(kāi)挖排水通道方式，有效降低地基含水量，確保處理效果能夠達(dá)到設(shè)計(jì)要求。例如，可以換置填筑透水性材料，壓實(shí)，然后更換透水性較強(qiáng)的墊層材料，往坑底內(nèi)填充石塊，再將淤泥擠出，回填一定的墊層料，如砂石材料，與路面水平線(xiàn)持平，然后，在平整使用起重機(jī)夯實(shí)，鋪平道路即可[5]。

5 結(jié)語(yǔ)

市政道路軟土地基處理技術(shù)應(yīng)用是確保整體施工有序推進(jìn)的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，在施工過(guò)程中應(yīng)當(dāng)根據(jù)實(shí)際情況選擇最為合適的施工方案、 優(yōu)化調(diào)整施工參數(shù)，做好施工過(guò)程中質(zhì)量監(jiān)測(cè)，以此才能夠?qū)⒓夹g(shù)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)充分發(fā)揮出來(lái)，確保地基各項(xiàng)性能達(dá)到設(shè)計(jì)要求，為后續(xù)路面施工奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。