軟基處理施工技術(shù)在市政公路施工中的應(yīng)用

華新　郭康

摘要：軟土地基的加固處理問題一直是市政公路建設(shè)中的重要研究課題之一，本文對常用的軟土地基處理加固方法進(jìn)行了較為詳盡的論述，對市政公路軟土地基施工，確保公路路基的強(qiáng)度和穩(wěn)定性具有一定的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：公路軟土地基;加固處理;排水固結(jié)

1? 軟基的定義及特點(diǎn)

軟土地基的定義是指強(qiáng)度低，壓縮量較高的軟弱土質(zhì)層，多數(shù)含有一定的有機(jī)物質(zhì)。軟土就是強(qiáng)度低、壓縮性高的軟弱土層。通常把淤泥、淤泥質(zhì)土、軟粘性土總稱為軟土。一般情況下，軟土的含水量在34% ～72%之間，孔隙比在1.0～1.9之間，飽和度大于95%，液限一般為35% ～60%，塑性指數(shù)為13～30。在市政公路的建設(shè)中，因要求全立交、橋涵通道多，路堤高度多超過軟土填土極限高度;加之軟土中含有大量親水膠體微粒，土體多呈海綿狀結(jié)構(gòu)，因其孔隙比大、含水量多、透水性小、抗剪強(qiáng)度低、壓縮性強(qiáng)，在路堤高填土的自重作用下，要經(jīng)過較長時(shí)間才能趨地壓密穩(wěn)定。此外軟土結(jié)構(gòu)在大交通量、重載車輛的作用下，往往會發(fā)生路基失穩(wěn)或不均勻沉降，導(dǎo)致公路路用性能的降低或喪失。為了增強(qiáng)壓密穩(wěn)定力度和較短時(shí)間達(dá)到最終沉降，確保路基及其外側(cè)建筑物或其他設(shè)施的安全，因此必須對軟土地基進(jìn)行針對性的加固處理。

2? 處理方法

市政公路軟基處理方法可大致歸為兩大類，即排水固結(jié)法和樁體擠密加固法。對正常固結(jié)的軟土應(yīng)優(yōu)先選取排水固結(jié)方法，該方法最經(jīng)濟(jì)合理。只有在特殊情況下，如工期過緊、承載要求過高而又缺乏堆載的條件下才會考慮其它加固方法。在實(shí)際的應(yīng)用中，往往并非加以單取一種方法，而是發(fā)揮幾種方法的各自優(yōu)勢，加以綜合運(yùn)用。下面就目前國內(nèi)外常用的幾種市政公路軟土地基處理方法的特點(diǎn)及使用條件作簡要介紹。

2.1? 排水固結(jié)法

基本原理是根據(jù)固結(jié)理論，利用路堤自重荷載壓密地基，同時(shí)通過人工加設(shè)土層的垂直和水平的排水通道，縮短排水的距離來加速地基的固結(jié)。主要方法有淺層處理中的砂墊層、砂溝法和土工織物法;深層處理中的砂井預(yù)壓法、塑料排水板法、真空預(yù)壓法和新出現(xiàn)的方法。

2.1.1? 砂墊層

主要原理是利用砂墊層良好的透水性特點(diǎn)，在軟土地基頂面鋪設(shè)排水砂層，以增加排水面，使軟土地基在填土荷載的作用下，加速排水固結(jié)，從而提高地基強(qiáng)度，滿足穩(wěn)定的要求。砂墊層主要適用于路堤高度小于極限高度的2.0倍以內(nèi)，軟土層不厚或雖厚但有良好排水條件，且砂源豐富，工期要求不緊的情況。

2.1.2? 土工織物法

在軟土、沼澤地區(qū)及地基濕軟、地下水位較高情況下采用墊隔、覆蓋土工布法加固地基，可使荷載均勻分布，提高路基剛度，利于排水。高填方路堤適當(dāng)分層墊隔，效果更好。研究表明復(fù)合土工布與砂墊層相比，由于土工布的加筋作用，使土工織物一土復(fù)合體承受較大的拉力，總沉降量減少1/3，且復(fù)合體剛度提高，使差異沉降也減少1/3。在滬寧市政公路中，就將原50cm墊層改為30cm砂墊層加一層有紡?fù)凉げ迹〉昧溯^好效果。

2.1.3? 砂樁法、袋裝砂井法和塑料排水板法

砂樁、袋裝砂井和塑料排水板都是排水預(yù)壓法豎向排水通道材料，三者排水機(jī)理相同，固結(jié)理論和設(shè)計(jì)方法也基本相同，都是通過預(yù)壓荷載，使被加固土體中的空隙水排出，有效應(yīng)力增加，土中空隙體積減小，密度加大，土體強(qiáng)度得到提高，從而達(dá)到減少地基工后沉降和提高地基承載力的目的。

2.1.3.1 砂樁處理法是在軟土地基中先鉆成一定直徑的孔眼，然后灌以粗砂或中砂，利用上部荷載作用加速軟土排水固結(jié)的方法。砂樁的成樁方法可采用沖擊成樁法或振動(dòng)成樁法。

2.1.3.2 袋裝砂井法是事先把砂裝人長條形且透水性好的編織袋內(nèi)，然后用專門的機(jī)具設(shè)備打人軟土地基內(nèi)以代替普通大直徑的砂井。袋裝砂井的直徑小、材料消耗小、工程造價(jià)低、施工速度快、設(shè)備輕型，適于在軟弱地基上施工。一般情況，當(dāng)泥沼或軟土層厚度超過5m，且路堤高度的自重靜壓超過天然地基承載力很多，特別是地基土水平位移較大時(shí)，經(jīng)常采用這種方法。

2.1.3.3 塑料板排水法是一種利用塑料排水板作為豎向排水通道，通過排水預(yù)壓達(dá)到提高地基承載力的一種先進(jìn)加固軟土地基的方法。塑料排水板由于具有性能好、質(zhì)量可靠、施工方便、工效高、工程費(fèi)用低、對土的擾動(dòng)小、可用輕型機(jī)械在軟土上施工等優(yōu)點(diǎn)，迅速在國內(nèi)得到推廣，大有代替砂樁和袋裝砂井的趨勢。塑料排水板排水預(yù)壓固結(jié)法一般用于泥炭飽和淤泥地段或土基松軟地下水位較高的地段，其主要施工工藝流程為：清理整平場地弓鋪設(shè)排水砂墊層、插設(shè)塑料排水板“加載預(yù)壓”卸載。

2.1.4? ISS法

ISS法實(shí)際上是一種化學(xué)處理方法，即是利用一種由多個(gè)強(qiáng)離子組合而成的水溶劑—電離子土壤強(qiáng)化劑用做土壤基質(zhì)的補(bǔ)充，從根本上將土壤內(nèi)毛細(xì)管水去掉，再經(jīng)壓實(shí)，提高土壤的密實(shí)度、防滲性和承載能力。具體施工類似于砂井法，只是用ISS溶液替換砂粒，最后將被交換出來的自由水抽出并用礫石回填即可。該方法具有經(jīng)濟(jì)、快速、耐久等優(yōu)點(diǎn)。

2.2? 樁體擠密加固法

2.2.1? 粉體噴射攪拌樁法

粉體噴射攪拌樁是市政公路中軟基處理用得較多的方法之一。它是利用水泥、石灰等材料作為固化劑，通過特制的深層攪拌機(jī)械，用壓縮空氣將粉體送到地基深處與軟土強(qiáng)制攪拌，利用固化劑和軟土之間所產(chǎn)生的一系列物理一化學(xué)反應(yīng)，使軟土硬結(jié)成具有整體性、水穩(wěn)定性和一定強(qiáng)度的優(yōu)質(zhì)地基。但是粉噴樁施工質(zhì)量難以保證，深部成樁質(zhì)量差且缺乏可靠的質(zhì)檢方法，價(jià)格又較高。當(dāng)軟土含水量大于65%后，其效果尚待進(jìn)一步論證。劉松玉等根據(jù)大量的實(shí)測資料，認(rèn)為采用標(biāo)準(zhǔn)貫人試驗(yàn)法檢驗(yàn)水泥土攪拌樁的質(zhì)量是行之有效的方法，并建立了標(biāo)貫擊數(shù)與無側(cè)限抗壓強(qiáng)度的關(guān)系。

2.2.2? 碎石樁法

碎石樁是一種粗顆粒土樁，指使用振動(dòng)、沖擊或水沖等方法在軟弱地基中成孔后，再將碎石擠壓人土孔中，形成大直徑的由碎石所構(gòu)成的密實(shí)樁體。對粘性土地基特別是飽和軟土，由于土的粘粒含量多，粒間結(jié)合力強(qiáng)，滲透性低，在振動(dòng)力或擠壓力的作用下土中水不易排走，所以碎石樁的作用不是使地基擠密而是置換。

2.3? 高壓噴射注漿法

高壓噴射注漿法適用于處理淤泥、淤泥質(zhì)土、流塑、軟塑或可塑黏性土、粉土、砂土、黃土、素填土和碎石土等地基。當(dāng)土中含有較多的大粒徑塊石、堅(jiān)硬黏性土、含大量植物根莖或有過多的有機(jī)質(zhì)時(shí)，對淤泥和泥炭土以及已有建筑物的濕陷性黃土地基的加固，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場試驗(yàn)結(jié)果確定其適用程度。應(yīng)通過高壓噴射注漿試驗(yàn)確定其適用性和技術(shù)參數(shù)。高壓噴射注漿地基工程的設(shè)計(jì)和施工，應(yīng)因地制宜，綜合考慮地基類型和性質(zhì)、地下水條件、上部結(jié)構(gòu)形式、荷載大小，場地環(huán)境、施工設(shè)備性能等因素，做到技術(shù)先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)合理，確保工程質(zhì)量。

2.4? 輕質(zhì)路堤技術(shù)

粉煤灰是一種輕質(zhì)、具有一定水穩(wěn)性的無粘性材料，其路用性能滿足公路路堤的技術(shù)要求;在粉煤灰中加人約6%消石灰可改善其強(qiáng)度和穩(wěn)定性。在同一路堤高度下，粉煤灰填筑與土質(zhì)填筑相比，穩(wěn)定安全系數(shù)提高約10%，總沉降量可減少15%一20%。聚苯乙烯泡沫塑料EPS是另一種超輕質(zhì)材料。我國近年來引進(jìn)了該項(xiàng)技術(shù)，并在杭甫市政公路望童跨線橋橋頭路堤及滬杭市政公路中應(yīng)用，取得了較完善的資料。

3? 結(jié)語

市政公路軟基處理中主要需解決的是沉降問題，應(yīng)結(jié)合實(shí)際條件選擇具體處理方案。地基處理新方法如土工織物法、袋裝砂井法、ISS法、塑料板排水法及輕質(zhì)路堤技術(shù)等可在市政公路軟基處理中推廣使用。

參考文獻(xiàn)：

[1]張立梅.不良山區(qū)地基處理技術(shù)研究.北京林業(yè)大學(xué)， 2016.

[2]王俊.粉噴樁復(fù)合地基承載特性研究及有限元分析.長安大學(xué)， 2016.