市政道路工程軟土地基沉降加固技術(shù)分析

顧凌軍

1.浙江安吉廣和建設(shè)有限公司 浙江 湖州 313300

2.安吉縣城市建設(shè)發(fā)展有限公司 浙江 湖州 313300

在城市道路建設(shè)中，軟土路基強(qiáng)度不足是一個(gè)非常普遍的問題，嚴(yán)重影響著城市道路建設(shè)的質(zhì)量。市政道路是城市建設(shè)的重要組成部分，為此，應(yīng)采取相應(yīng)的技術(shù)手段，在工程建設(shè)中加以處理。在市政工程建設(shè)中，必須加強(qiáng)對道路工程中各環(huán)節(jié)的管理，以確保質(zhì)量滿足有關(guān)工程的需要。針對這一問題，文章就有關(guān)處理過程作了較為詳盡的闡述，以供同類工程借鑒。

1 市政道路中軟基的特點(diǎn)以及危害

1.1 特點(diǎn)

為城市道路建設(shè)的順利開展提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐，同時(shí)加強(qiáng)對城市道路建設(shè)過程中的質(zhì)量控制，需要重點(diǎn)關(guān)注市政道路工程中軟土路基的處理方法，以減少城市道路建設(shè)過程中出現(xiàn)的各種不良后果?，F(xiàn)階段市政道路軟土路基的特點(diǎn)主要表現(xiàn)出以下幾點(diǎn)：

第一，城市道路軟土地基表現(xiàn)出很高的流變特性。城市道路因其運(yùn)營年限長，交通流量大，部分軟土地基在長期荷載的影響下將發(fā)生沉降，使得道路的服務(wù)年限持續(xù)降低，而且道路變形情況也會(huì)逐漸加劇。同時(shí)，因在初期建設(shè)時(shí)，對路基處理方法的選用不夠科學(xué)，未能達(dá)到固化的目的，造成路基在運(yùn)營時(shí)可能會(huì)大量滲水，特別是當(dāng)?shù)缆纺雺禾蟮臅r(shí)候，甚至有可能發(fā)生道路坍塌，從而影響到行車的安全性。

第二，由于軟土路基內(nèi)部存在大量的氣體，導(dǎo)致路基的可壓縮程度高、剪切強(qiáng)度差，加之路基內(nèi)部水分含量高，路基的抗壓能力會(huì)因外部壓力的改變而逐步降低，并伴隨著路基局部的變形而產(chǎn)生沉降。從城市道路軟土地基的特性中，我們可以看到，在沒有對其進(jìn)行有效的強(qiáng)化情況下，路面很可能會(huì)發(fā)生下沉乃至坍塌[1]。

第三，軟土路基水分含量很高。相對于傳統(tǒng)的地基，由于其具有更高的水分含量，當(dāng)水分含量超過了一定的臨界點(diǎn)時(shí)，路基的穩(wěn)定性就會(huì)下降。另外，由于軟土中含有較多的泥沙，在吸附大氣中的水分后，會(huì)產(chǎn)生較大的孔隙，從而影響到道路的整體性能與穩(wěn)定。而在城市道路建設(shè)過程中，若路面位于降雨密集區(qū)域，且大氣中含有大量的水分，則還會(huì)進(jìn)一步增加路基加固的難度。

1.2 危害

在市政道路工程中，由于軟土地基的存在，會(huì)導(dǎo)致道路在使用中出現(xiàn)明顯的病害，例如在道路的使用過程中會(huì)發(fā)生側(cè)向滑動(dòng)、邊坡土體逐漸隆起、差異沉降等情況，從而給行車安全造成嚴(yán)重影響。造成該現(xiàn)象的主要原因一是受地基變形及地下水壓力等因素的作用，瀝青混凝土路面在后期服役過程中極易發(fā)生沉降，造成后期養(yǎng)護(hù)維修困難，進(jìn)而影響到道路的安全運(yùn)營。二是在軟土地基的建設(shè)中，若選擇不當(dāng)?shù)募庸坦に?，將難以完全保障道路建設(shè)的質(zhì)量，且在以后的運(yùn)營中，公路的變形和沉降將更加劇烈，長期受大型汽車的沖擊作用將會(huì)使路基發(fā)生坍塌、大范圍變形等病害，給道路安全運(yùn)行帶來更大的風(fēng)險(xiǎn)[2]。

2 軟基加固施工技術(shù)應(yīng)用的前提

2.1 一體化原則

市政道路施工應(yīng)當(dāng)是一體化的，從原理上講軟土并不適合用作道路施工的材料，然而伴隨著科技的進(jìn)步，更多施工技術(shù)得到創(chuàng)新，突破其物理特性的限制，比如軟土加固技術(shù)，使原本不適合于道路施工的軟土也可以被運(yùn)用到道路施工之中，軟土加固技術(shù)是通過物理手段對軟土本身的物理性質(zhì)進(jìn)行改造，如今這種技術(shù)在生產(chǎn)和生活中得到普遍的運(yùn)用。道路施工的一體化，要求施工者遵守道路施工的要求，保障施工質(zhì)量。因此，在施工時(shí)不能以片面的概念來進(jìn)行施工，而是要保證其道路的統(tǒng)一性。此外，一體化的原則，另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)就是，可以解決當(dāng)前土地資源短缺的問題。由于硬土資源的廣泛擴(kuò)散，導(dǎo)致軟土不得不承擔(dān)起施工材料的責(zé)任，但由于其物理性質(zhì)的限制，必須采用現(xiàn)代化施工技術(shù)來將其轉(zhuǎn)化為硬土，因此軟硬土搭配使用，不僅可以節(jié)省土地資源，還可以節(jié)省施工投資，可謂一舉多得。

2.2 考慮實(shí)際情況

并非是每一種市政道路施工都適用于使用軟基加固技術(shù)改良后的軟土作為路基，施工者必須在項(xiàng)目策劃書的基礎(chǔ)上加以綜合考慮。此外，當(dāng)前的軟基加固技術(shù)的發(fā)展還存在著一定的局限，并不一定能夠達(dá)到市政道路施工的要求，即便達(dá)到了施工的要求，該技術(shù)還是要消耗更多的人力、物力、財(cái)力，在投資中所占的比重也會(huì)更大，因此施工者必須對實(shí)際的施工情況進(jìn)行全面的分析，并按照項(xiàng)目規(guī)劃書中的資金投入條件、實(shí)際情況來對施工材料和施工計(jì)劃進(jìn)行調(diào)整。為了在施工之前減少困難和損失，需要施工者在施工之前，多花費(fèi)一些時(shí)間，對施工中的實(shí)際施工條件與計(jì)劃書中的差異進(jìn)行分析，并按照合同管理規(guī)定與委托方進(jìn)行談判修改。比如，在一個(gè)缺水的區(qū)域，要考慮到道路施工是否需要大量的水、施工用水如何保障、是否需要向當(dāng)?shù)卣岢錾暾埖葐栴}[3]。

2.3 實(shí)地考察

在修建市政道路之前，施工者要進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)查，由于地域特點(diǎn)的差異，很有可能會(huì)引起施工材料和進(jìn)度的變化，進(jìn)而影響對軟土加固技術(shù)的選擇與使用。比如，在周圍的土壤比較松散的條件下，由于自身的土壤環(huán)境比較松散，所以對軟土加固技術(shù)的投資會(huì)比較大。在易水土流失區(qū)域，采用軟土加固技術(shù)，不僅要耗費(fèi)大量的財(cái)力，還要時(shí)刻防患于未然，因此在承包商和施工方簽訂的合約中，都要對可能出現(xiàn)的情況做出一個(gè)大致的預(yù)估，預(yù)估的能力是每一位施工者都要具備的一項(xiàng)技能。因此，這就需要施工人員提前做好充分的準(zhǔn)備，以免造成人力物力和財(cái)力上的巨大浪費(fèi)[4]。

3 市政道路施工中軟基加固技術(shù)的具體應(yīng)用

3.1 表層軟基加固技術(shù)

在具體的市政道路工程施工中，有關(guān)的施工人員要根據(jù)具體的施工條件，選用合適的技術(shù)方案，有目的地處理好軟土地基所帶來的各種問題，以達(dá)到市政道路的建設(shè)需求，提升整個(gè)工程的質(zhì)量。在多數(shù)市政道路工程軟土路基及處理中，會(huì)使用表層軟基加固技術(shù)進(jìn)行軟土路基處理。在實(shí)際的施工中，有關(guān)施工人員要通過相關(guān)方法來減少軟土中的水分含量，比如可以建立起幾條固定的溝渠，以此方式加速將軟土中的水分排出，保障溝渠的深度要控制在50～90 cm之間，具體規(guī)格要根據(jù)實(shí)際情況來精確地設(shè)定，從而提升表層軟基加固技術(shù)的使用效果。同時(shí)，還可以選取適當(dāng)?shù)牡攸c(diǎn)開挖幾口較深的沉降井，以達(dá)到減少軟土地基含水量的目的，并注意要與地下滲流相結(jié)合，使地表軟粘土地基的強(qiáng)化施工技術(shù)得到最大程度的發(fā)揮。另外，還可以使用表土加固換填方法，將軟基表面的土層挖去，用灰土、砂或砂石等回填，并經(jīng)過分層夯實(shí)，從而達(dá)到增加地基承載力的目的。在市政道路建設(shè)中，通過對軟土地基的合理應(yīng)用，可以有效地改善路基的穩(wěn)定性，達(dá)到市政道路建設(shè)的需要。有關(guān)工作人員要在整個(gè)施工過程中，對其進(jìn)行全程監(jiān)管，以確保軟土地基加固技術(shù)的順利進(jìn)行[5]。

3.2 水泥攪拌樁施工技術(shù)

水泥攪拌樁施工技術(shù)同樣屬于一種常用的軟基加固技術(shù)，它適用于對埋深較深的軟土進(jìn)行處理，其主要是以水泥為固化劑，使用攪拌機(jī)械將水泥混合物與軟基土進(jìn)行強(qiáng)行攪拌，在其凝固后軟土路基與樁間土共同形成復(fù)合地基。該方法是一種新型的軟土路基的加固設(shè)計(jì)方法，在施工之前必須對鉆孔的尺寸及深度進(jìn)行實(shí)測，以保證其能夠完全填充鉆孔，滿足要求的承載能力，并且在混合料的攪拌中，要對攪拌速度、攪拌時(shí)間進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)。若不能充分地進(jìn)行攪拌，則會(huì)導(dǎo)致漿液的均勻度及品質(zhì)得不到保障，從而對樁身的穩(wěn)定及承載能力產(chǎn)生較大的影響。

3.3 排水處理法

排水處理方法可以解決軟基中含水率和孔隙比較大的問題，從而獲得良好的軟土路基處理效果。對于含水率較大但土質(zhì)較好的軟基，可采用表層排水法進(jìn)行有效的處理。在進(jìn)行施工時(shí)，首先在路基的兩邊挖出一定深度的排水溝，然后采用透水性能較好的碎石回填到溝中形成盲溝，從而迅速將基礎(chǔ)中的地表水清除干凈，增強(qiáng)土層的堅(jiān)固性，進(jìn)而提升路基的承載能力。針對含粉砂、沖填土等含粘稠、雜填土的地基，常使用塑料墊層進(jìn)行地基加固，可顯著降低地基的固結(jié)周期。目前在工程中采用的塑料排水板種類比較多，有波浪型、口琴型等，應(yīng)根據(jù)具體的工程條件來選用，才能保證工程的順利進(jìn)行。在具體的施工中，將塑料板嵌入到軟基中，然后利用上部的預(yù)壓載荷作用將軟基中的水排出，并設(shè)置塑料的排水管加速排水施工，能夠加速軟基的固結(jié)，從而能夠有效的滿足軟基加固施工的要求[6]。

3.4 預(yù)應(yīng)力管樁加固技術(shù)

科學(xué)使用預(yù)應(yīng)力管樁加固技術(shù)，首先要對加固區(qū)域展開詳細(xì)的勘察和分析，要清楚地知道加固的目標(biāo)和需求，還要根據(jù)具體的條件來進(jìn)行設(shè)計(jì)，從而決定對其進(jìn)行加固的數(shù)量和位置。在預(yù)應(yīng)力管樁加固的前期工作中，要對施工現(xiàn)場采集地質(zhì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，對現(xiàn)場的安全性、施工設(shè)施進(jìn)行全面的檢測，并按照工程設(shè)計(jì)及技術(shù)規(guī)范，做好各類管線的遷移及調(diào)試工作，以確保工程的正常進(jìn)行。在制作預(yù)制管樁和錨具的時(shí)候，必須按照施工設(shè)計(jì)的規(guī)定和規(guī)范來進(jìn)行作業(yè)，同時(shí)還要對管樁和錨具的品質(zhì)進(jìn)行檢驗(yàn)，以保證它們的強(qiáng)度和其它性能都能夠滿足施工的要求。為了確保管樁的強(qiáng)度與穩(wěn)定，需要保障在安裝過程中避免出現(xiàn)磕碰，在工程建設(shè)中，必須嚴(yán)格按照市政道路工程的建設(shè)要求進(jìn)行施工，以防止工程建設(shè)中發(fā)生的安全事故[7]。

3.5 強(qiáng)夯法加固技術(shù)

強(qiáng)夯法加固技術(shù)具有造價(jià)低廉、適用面廣的特點(diǎn)，它的原理是利用吊車等起重裝備，將重型夯錘提升到一定的高度讓它掉落下來，然后以自由落體的方式撞擊被加固的軟土路基，利用它所造成的巨大沖擊力，將土壤中的空氣和水分排除，從而實(shí)現(xiàn)對土壤進(jìn)行擠壓。此方法加固質(zhì)量受軟土的沉渣厚度、沉渣重量、沉渣間距及軟土層的排水狀況等因素影響。這種方法的實(shí)施步驟比較簡便，但是它也有缺點(diǎn)。

第一，它的設(shè)備體積和重量都很大，在場地和場地之間的交通工具都很昂貴，所以要想利用這種方式，必須要有充足的工作量來降低交通工具的成本；第二，由于機(jī)械難以在山間移動(dòng)，所以采用這種方式之前，需要確認(rèn)工地的交通狀況；第三，由于振動(dòng)沖擊引起的振動(dòng)會(huì)對周邊環(huán)境造成很大的沖擊，因此需要在工程開始之前做好隔離和緩沖工作，調(diào)節(jié)振動(dòng)沖擊能量，制定出一套科學(xué)的施工計(jì)劃，從而保證工程的正常進(jìn)行[8]。

3.6 加固合成材料

(1)在對市政道路的軟土地基等不利的地質(zhì)情況進(jìn)行改進(jìn)時(shí)，施工方也可應(yīng)采用復(fù)合材料對軟土地基進(jìn)行強(qiáng)化。總體而言，處理市政道路軟土問題的重點(diǎn)是如何有效地控制地基加固的質(zhì)量，對此在市政道路施工中，可合理地選用復(fù)合填料進(jìn)行治理。在采用復(fù)合材料之前，工程經(jīng)理要安排專門的工作人員對軟土的內(nèi)部特性進(jìn)行合理的調(diào)查，借助專業(yè)檢測儀器測出數(shù)據(jù)，并對周圍軟土的資料進(jìn)行及時(shí)的整理。

(2)在使用復(fù)合增強(qiáng)劑的過程中，工人們要注意到軟土中的特殊震動(dòng)狀況，并將專用的儀器和復(fù)合增強(qiáng)劑結(jié)合起來，利用復(fù)合增強(qiáng)劑的震動(dòng)頻率，通過這種方式，可以有效的提升軟土地基的使用品質(zhì)，增強(qiáng)加固的效果。

(3)在進(jìn)行復(fù)合材料治理之前，施工人員需要在適當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)，確定本工程的建設(shè)所處的環(huán)境特點(diǎn)，并注意施工地點(diǎn)的特殊條件，通過對各種影響因子的合理調(diào)控，來提高對軟基的強(qiáng)化作用[9]。

3.7 換填加固

引起軟土地基使用問題的根本因素是由于市政道路地基承載力低，硬度差，因此可以采用換填式強(qiáng)化技術(shù)來處理這種地基固有的問題。首先，采用機(jī)械和手工兩種方法，將軟土地基的表層進(jìn)行科學(xué)地開挖，然后把事先選擇好的優(yōu)質(zhì)換填物放置到相應(yīng)的土層中，然后對其進(jìn)行分層壓實(shí)，已達(dá)到提高軟土路基強(qiáng)度的目的。在采用換填技術(shù)時(shí)，應(yīng)對換填材料的品質(zhì)進(jìn)行檢查，并對碎石、砂礫等物質(zhì)的內(nèi)在特性進(jìn)行檢查，在采用時(shí)能夠保證道路的施工質(zhì)量。當(dāng)采用換填加固方式的時(shí)候，施工人員需要對路基的強(qiáng)度進(jìn)行檢測，出現(xiàn)問題后及時(shí)對軟土路基的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造，從而保障市政道路工程軟土路基的整體承載力處于良好水平，解決當(dāng)前軟土路基在實(shí)際應(yīng)用中可能出現(xiàn)的問題[10]。

4 結(jié)語

在對市政道路軟地基進(jìn)行處理的過程中，有關(guān)的施工人員要根據(jù)具體的條件，選用適當(dāng)?shù)奶幚矸绞?，貫徹精?xì)的工作思路，保證相應(yīng)的施工工藝能夠被科學(xué)性地執(zhí)行，從而可以將軟地基對市政道路工程建設(shè)所造成的不良影響降至最低。此外，還要加強(qiáng)現(xiàn)場的品質(zhì)控制，對各個(gè)施工步驟進(jìn)行科學(xué)地安排，從而可以更好地提升整個(gè)施工過程的效率，達(dá)到延長市政道路使用年限的目的。