探討公路工程中軟基處治措施

黃海珠

廈門瓏禹建設工程有限公司（361000）

探討公路工程中軟基處治措施

黃海珠

廈門瓏禹建設工程有限公司（361000）

結合某工程，分析軟土地基處理工程技術，介紹水泥深層攪拌樁的施工工藝、特點，探討對軟土地基處理的一些實施措施，供同行參考。

公路；軟基處理；水泥攪拌樁；工藝

1 軟土地基處理的一般思路

隨著社會經濟的不斷發展，公路工程軟土地基處理技術也不斷提高，軟土地基處理有許多種不同的方法，一般按照地基處理機理進行分類。常用地基處理方法有排水固結法、膠結法、加筋土、置換法、擠密法及擠密置換法。

1）排水固結法

主要包括堆載預壓法、真空預壓法、降水預壓法和電滲排水法。通過布置垂直排水井，改善地基的排水條件，采取加壓、抽氣、抽水和電滲等措施，以加速地基土的固結和強度的增長，提高地基土的穩定性并使沉降提前完成。排水固結法適用于處理厚度較大的飽和軟土和沖填土地基，但對于較厚的泥炭層要慎重對待。

2）膠結法

主要包括水泥攪拌樁、高壓噴射注漿法和水泥土夯實樁。主要適用于淤泥、淤泥質土、黏性土、黃土、砂土、人工填土和碎石土等地基，尤其適用于軟弱地基的加固。

3）加筋土

主要包括加筋土、土工織物和錨固法。適用于人工填土、砂土的路堤、擋墻、橋臺、水壩、砂土、粘性土和軟土的加固，或用于反濾、排水和隔離的材料。

4）置換法、擠密法及擠密置換法

主要包括振沖置換法、CFG樁、石灰樁、強夯置換、砂樁、強夯法和擠密碎石樁。

2 案例分析

泉州臺商投資區范圍內的通港道路施工工程，總共有5.045公里，是城市主干路，等級1級，道路車輛通行量較多，主要是機動車道（面層24 cm，采用C40普通水泥混凝土）和輔路（面層22厘米，采用C40普通水泥混凝土）,其中3.615公里長度的施工段屬于軟土地基地帶。

該道路沿線經過村莊、農田、魚塘、廠區，局部穿越水渠、水溝,地面高差變化較大,變化范圍-0.58～14.87 m。屬海洋地貌，以海積階地為主，局部為殘丘地貌或殘坡臺地。場地巖土層基本特征為自上而下為填土，厚度0.3～7.6 m；粉質黏土，厚度0.60～9.60 m；淤泥，厚度0.40～4.80 m;場地建筑類別為Ⅱ級。其中K0+000～K3+615存在厚度較大的填土層，且下臥淤泥軟土層,設計時對該路段地基采取軟基加固、換填處理。

水泥攪拌法根據施工工藝又分為常規水泥攪拌樁和雙向攪拌樁技術。

1）常規水泥攪拌樁技術存在的不足

水泥攪拌樁是利用軟土與固化劑間的相互反應，形成具有一定強度、穩定性及整體性良好的水泥土加固體，以提升軟土地基承載能力，達到減輕地基沉降的目的[1]。其中，固化劑多采用水泥等材料，因為要在軟土地基深處就地施工，需要借助特制的攪拌機械。該技術因具有振動小、工期短、施工難度低等特點,被廣泛應用于軟土地基處理工程中。

在實際工程應用中仍存在一定的技術缺陷:①經濟效益低。由于該技術對固化劑及施工機具都有特定的要求，單位工作量的軟土地基施工工程量較大，工程成本偏高。②受力不合理。樁間距較小，單根樁徑自上而下又完全相同，對天然土體的結構有一定的擾動，無法充分利用樁間土的強度，受力不合理。③漿液上冒。施工時，在攪拌葉片旋轉力、噴漿壓力、孔隙水壓力及土壓力的相互作用下，攪拌樁筒體內壓力急劇增大,固化劑(一般用水泥漿)沿著鉆桿向上冒出，從而造成樁身上下水泥含量高低不同,且因為有部分水泥漿溢出而造成水泥漿的浪費。④均勻性差。由于攪拌葉單向旋轉，常規攪拌樁只能在單面對攪拌土體進行切割，難以使土體得到充分攪拌,從而形成樁身強度較低的層狀水泥攪拌樁。

2）雙向攪拌樁技術

對常規水泥攪拌樁技術進行改良之后，其主體仍是常規水泥攪拌樁成樁機械，主要區別是在沉管灌注樁機等常規機具上配有多功能鉆頭及雙向攪拌樁動力箱設備。施工時，隨著內外鉆桿旋轉方向的改變，配合土體被、主動土壓力差，鉆頭葉片收縮或打開,樁徑也同步變小或變大，從而形成釘形樁[2]。

雙向水泥攪拌樁技術與常規水泥土攪拌樁技術相比，主要技術優勢:①經濟效益高。雙向水泥攪拌樁技術可以使得柱身結構更為合理，樁身強度也得到大幅度的提高，可以讓攪拌樁在相同水泥用量的條件下具有更高的承載力,在相同強度要求下，擴大樁與樁的間距，降低工程成本，具有顯著經濟效益。②受力合理。水泥攪拌樁的變截面結構形式，可以使擴大頭的位置隨著土層條件的不同而隨意改變，保證加固體受力更加合理，使軟土地基加固的效果更好。③強度高。葉片在施工過程中會同時正反向旋轉，有效地阻止了水泥漿，使土體與固化劑能夠充分拌和，大大提高水泥強度。

雙向攪拌樁技術同傳統的施工技術相比具有以下優勢[3]:

首先,從施工工藝進行對比:雙向攪拌樁施工時,由于內、外鉆選裝方向相反，基本上能夠抵消因兩片葉片攪拌而產生的剪切力，對施工周圍的土地不會有過多的擾動，還能大體避免施工地面出現冒漿的情況發生。

其次，在試驗結果上進行對比:雙向水泥攪拌比常規的攪拌技術能夠制作出更加均勻的水泥漿，樁身的受力強度不會因深度變化而有過大變化，也就是說樁身強度較穩定。此外，在同樣的條件下，雙向攪拌施工技術更能夠保證質量，節省較大成本。

施工方法如下:

1）試樁：首先選擇試驗區域進行試樁，根據試驗參數確定施工配合比和施工工藝。

2）定位檢查:經測量之后，安排攪拌樁機就位，使鉆頭對準樁位，之后檢查管線及檢測儀器之間鏈接的完好與否。

3）制備水泥漿:按設計設定的配合比例（每米配置60 kg水泥）制作水泥漿，并在壓漿之前將其倒入集料之中。

4）下沉噴漿攪拌:啟動攪拌機的電機，放松起重機鋼絲繩,使攪拌機沿線向下攪拌切土下沉，電機中的電流檢測裝置控制著攪拌機的下沉速度，不能太快，不能太慢,太慢則需要輸漿系統增添清水進行鉆探。

5）提升噴漿攪拌:攪拌機下沉至設計深度之后，將灰漿泵打開，下壓水泥漿直至地基內。在此過程中一邊旋轉一邊噴漿,嚴格按照設計要求，將攪拌機提升至合理位置。

6）重復上下攪拌:該步驟是為了將水泥漿同軟土充分的攪拌。

7）清洗:將灰漿泵打開，用清水清洗管線中殘留的水泥漿以及攪拌頭上殘存的軟土。

8）移位:重復以上幾個步驟，開始下一根樁的施工。

3 軟土地基處理效果

根據設計文件要求，施工成樁的水泥土無側限抗壓強度不小于1.5 Mpa,水泥攪拌樁單樁承載力取值100～150 kPa，復合地基承載力100～120 kPa。施工過程中，采用輕型動力觸探法檢查3 d內每米樁身的均勻性601根，均符合要求；采用淺部開挖樁頭的方法目測檢查攪拌樁的均勻性及成樁直徑3 005根，樁體的均勻性良好，成樁直徑均符合要求。逐段施工完成28 d后檢測無側限抗壓強度147根，檢測抗壓強度代表值均在2.0～4.5 MPa之間；檢測單樁承載力602根，檢測抗壓極限承載力均在150～200 kPa之間；復合地基承載力301根,檢測抗壓極限承載力均在150～200 kPa之間；三項指標均符合設計要求，達到預期的處理效果。

4 結語

軟土地基處理應充分結合工程背景，合理選擇處理技術方案。同時，隨著技術的不斷進步，軟土地基的處理技術和施工機械也應繼續研究開發，不斷尋求造價低、效果好、適用性強的處理技術。實踐證明，雙向水泥攪拌樁技術具有工藝簡單、受力合理、加固土體強度高等特點,可以根據成樁的強度，擴大樁與樁的間距，節約投資，取得較好的經濟效益。

[1]崔伯華,許永青.高速公路軟基拓寬處理方法與施工技術[J].路基工程,2007(5):152－153.

[2]蘇德俊,詹勇.山區公路改擴建工程道路縱向開裂原因分析及防治[J].交通科技，2009(1):41－43.

[3]楊紅菊，朱志鐸.高速公路拓寬工程中的軟土地基處理[J].路基工程，2008(5):183－184.