吳 迪
(河北建設集團卓誠路橋工程有限公司, 河北 保定 071000)
伴隨著市政公路工程建設的持續進行,工程施工中遇到的軟土地基越來越多,需要做好軟土地基處理工作來保證市政公路工程的正常施工和使用。經過長期的理論研究和實踐探索,軟土地基處理技術逐漸成熟,類型越發豐富,不同技術之間存在較為明顯的差異,適用范圍也有所不同,要求工程技術人員根據實際情況進行選擇,制定切實可行的施工方案,保證施工效果。
壓縮性和天然孔隙比大、含水率高、抗剪強度低的細粒土被稱為軟土,軟土的鑒定需要滿足換幾個基本條件,一是土壤顏色,可以借助外觀卡進行對比,如果土壤顏色為灰色,則屬于軟土;二是天然孔隙比,軟土的天然孔隙比不低于1,反之則不屬于軟土;三是含水量,軟土應該是液限土質,或者含水量不低于35(如圖1所示)。以軟土中的粉土為例,其天然含水率超過30%,天然孔隙比大于0.9,壓縮系數超過0.3MPa,靜力觸探錐尖阻力低于0.2Mpa。

圖1 軟土地基
在路橋工程建設中,軟土路基的施工難度較大,一是表層含水量高,路基夯實作業會受到一定影響,承載力無法達到設計要求,很容易引發路面塌陷問題;二是滲水性弱,導致土壤固結速度緩慢,路基穩定性遭到破壞,抗壓強度低;三是壓縮性大,如果按照常規方法進行處理,則可能引發路基沉陷或者出現坑洞,給路橋工程帶來巨大的安全隱患[1]。
路橋工程施工中,軟土路基的處理非常關鍵,常見的施工技術有很多,如表層排水、換土墊層、樁基礎等,這里對其施工技術要點進行簡單分析。
軟土路基排水可以在表面設置相應的排水溝渠,利用水泵等設施,將軟土表層過多的水分排除,降低土體含水量。在開挖排水溝渠的過程中,需要做好現場勘查工作,依照不同的地形特征,選擇相應的開挖位置和開挖方法,保證最佳排水效果。也可以通過設置透水性較好的材料,配合擠壓的方式,排除軟土中多余的水分。以砂井堆載預壓為例,這種方法多用于飽和黏性土地基,這種地基透水性小,通過砂井堆載預壓的方式,能夠加速排除土體中的孔隙水,加快土壤固結速度,提升土體強度。在實際操作中需要注意,加荷速率與分級加荷的大小需要依照原本地基的強度,與地基因為固結而增加的強度相對應。
2.2.1 強夯技術
強夯技術的基本原理,是運用專業的強夯機,將 8-30t的重錘提升到 6-30m的高度,然后自由落下,利用重錘本身的重量來對土壤進行夯實,具有成本低廉、施工簡單、勞動強度低的優點,也基本不會對環境造成負面影響,適用于多種軟土地基。夯點放線工作完成后,需要做好復核,對夯坑位置進行檢查,確定每一個夯點的夯擊次數乃至每一次的夯沉量,對各項參數進行記錄,將之作為質量控制的重要參考。夯擊點的間距根據土質條件、加固土層厚度等進行確定,如果需要加固的土層厚度大,透水性弱,含水率高,應該適當增大夯點間距,反之則適當縮小夯點間距。
2.2.2 樁基處理技術
一是加固石灰樁。如果路橋工程施工處于冬季或者初春,環境溫度相對較低,表層土壤含水量下降的速度減緩,碾壓作業結束后可能出現回彈問題。對此,可以停止基礎碾壓作業,利用加固石灰樁技術來降低軟土基礎的含水量。如果沒有特殊要求,一般會選擇直徑為9cm的石灰樁,確保其埋設深度不低于80cm,樁間距達到50cm以上,生石灰澆筑完成后,需要利用水泥完成石灰樁的封閉工作,通過拍打石灰樁樁頂的方式,保證封閉嚴密,也可以在石灰樁上鋪設土壤,厚度在20cm左右,能夠更進一步提升石灰樁的嚴密性。在利用加固石灰樁技術對軟土地基進行處理后,施工人員需要在第二天對表層土壤含水量進行檢測,若含水量下降到施工允許標準,則在經過碾壓后,路基基本能夠保證密實度和穩定性[2];二是水泥土攪拌樁,是一種針對軟弱土層進行加固的工藝技術,將水泥作為固化劑,通過攪拌設備,在地基深層對水泥和軟土層進行強制攪拌,通過相應的物理化學反應,使得軟土能夠固結成具備較高強度和穩定性的優質基礎。水泥土攪拌樁主要是利用了水泥與土層之間的物理化學反應,水泥的摻量較少,通常不會超過需要加固土體的 15%,水泥本身與粘土的混合并不充分。在施工應用中需要關注的要點包括:首先,應該通過抗壓強度試驗,確定水泥的種類、摻入量、水灰比等參數,結合試驗確定水泥土強度增長的基本規律,為后續設計工作奠定良好的基礎條件;其次,做好單樁承載力計算,對水泥摻量進行控制;然后,樁長及布樁形式設計,通常選擇樁體強度為無限樁長剛度 90%時的樁長,或者樁身軸力為荷載10%深度的近似長度作為有效樁長。
可以采用換土墊層的方法,來對軟土路基進行處理。該方法的基本原理,是將原本的軟土基礎挖除,然后利用承載能力和穩定性更強的材料進行回填,以此來消除軟弱土層的影響,防止路基沉降問題。從實際應用的角度,換土墊層技術在淤泥質土、暗溝等軟弱土質的處理中效果最佳,操作也簡單,不過需要關注好施工成本的控制工作。在施工過程中,應該選擇粗砂或者碎石,又或者其他穩定性強的優質土壤,必須保證回填材料中不含有機雜質,以免其腐爛后形成空洞。施工前需要做好基層清理工作,對空洞、溝井等進行填充,確保不存在積水,若軟土開挖后發現地下水位較高,則應該采取一定的措施來降低地下水位,切實保證基礎施工質量[3]。
總而言之,新時期,我國的路橋工程不斷增加,對于軟土地基處理也提出了更加嚴格的要求,在具體工程項目中,施工技術人員應該做好軟土地基的分析,充分考慮施工可能給周邊環境造成的影響,選擇恰當的軟土地基處理技術,做好施工全過程管理,從細節著眼,促進路橋工程施工質量的提高。
[1]于飛.對路橋施工中軟土路基的施工技術要點分析[J].民營科技,2016,(1):160.
[2]陳建輝.路橋施工中軟土路基的施工技術的要點分析[J].建材發展導向:下,2016,14(3):284.
[3]邢哲.基于路橋施工中軟土路基施工技術要點[J].中華建設,2015,(9):152-153.