軟基處理技術(shù)在城市公路施工中的應(yīng)用實(shí)踐

鄧德澤 曾祥熙

摘要：在高等級(jí)公路的施工中，由于工程路線較長(zhǎng)，難免遇到軟土地基，若處理不好，則對(duì)工程整體施工質(zhì)量帶來(lái)很大影響。如何選擇合適的軟基處理方法，不僅對(duì)加快工程地基施工速度，提高地基的承載力，改善地基的穩(wěn)定性，還對(duì)減少工后的沉降都具有非常重要的意義。

關(guān)鍵詞：軟基處理技術(shù);城市公路;應(yīng)用

一、軟基特征分析

1.質(zhì)地松軟，其孔隙比一般為1.0～2.0的之間，如果是泥炭土或者是特殊質(zhì)地淤泥，其孔隙比甚至可以達(dá)到6.0以上。而且軟土在天然狀態(tài)下的孔隙比一般會(huì)在同樣狀態(tài)下的重塑土高出0.2～0.4。

2.軟基土壓縮性高，天然軟土的壓縮系數(shù)與土的液限系數(shù)、天然含水量之間呈現(xiàn)正相關(guān)，土的液限與天然含水量越大壓縮性也就越高。天然軟土基的壓縮系數(shù)為0.07～1的范圍之內(nèi)，最高可以達(dá)到4.5。如果是沿海施工工程，灘涂施工作業(yè)場(chǎng)所的欠固結(jié)軟土，在重力的作用下甚至還會(huì)發(fā)生持續(xù)固結(jié)現(xiàn)象。

3.抗剪強(qiáng)度低，軟土抗剪強(qiáng)度、荷載加速度、排水固結(jié)條件三者之間有密切關(guān)聯(lián)。軟土的抗剪強(qiáng)度很小，摩擦角趨于零，而粘聚力小于20kPa。在排水條件下，抗剪強(qiáng)度與固定度之間成線性正比的關(guān)系。

4.含水量高，軟土的含水量非常高，最高可以達(dá)到72%之間，淤泥和淤泥質(zhì)地土壤之間的含水量約為50%～70%之間，泥炭含水量甚至可以高于200%以上，指數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于液限相關(guān)指標(biāo)。軟土含有的天然水量越高證明地基地承載能力越低。

5.滲透性小，軟土的滲透系數(shù)非常小，在荷載作用下軟土固結(jié)速度非常慢，很難提高強(qiáng)度。而且軟土中含有很多有機(jī)物質(zhì)，甚至可能會(huì)產(chǎn)生氣泡而占據(jù)土壤內(nèi)的孔隙，最終降低滲透性能。其中還夾雜了不同數(shù)量的薄層粉砂、細(xì)沙、的粉土等，水平滲透系數(shù)較高一點(diǎn)，超過(guò)豎直方向的滲透性能。

6.具備流變性，軟土的抗剪強(qiáng)度、塑性指數(shù)之間的關(guān)系為線性相關(guān)關(guān)系，塑性指數(shù)越大抗剪強(qiáng)度越小。正常情況下軟土抗剪強(qiáng)度只有一般抗剪強(qiáng)度的40%～80%之間，即使在孔隙水壓力完全消除之后軟土也會(huì)持續(xù)性沉降，發(fā)生次固結(jié)沉降。

二、軟基處理技術(shù)在城市公路施工中的應(yīng)用實(shí)踐

1.預(yù)應(yīng)力管樁施工技術(shù)

（1）打樁順序。在預(yù)應(yīng)力管樁打入施工環(huán)節(jié)，隨著入樁段數(shù)的增加，不同層地質(zhì)土體的密度會(huì)發(fā)生改變，土體與樁身表面的摩擦力以及打樁壓力也會(huì)不斷增大。為緩解上述因素對(duì)打樁施工過(guò)程及質(zhì)量的影響，應(yīng)遵循“單向前進(jìn)”的打樁順序進(jìn)行施工，以此確保打樁過(guò)程中地基土體能夠向外自由擴(kuò)張，從而有效避免樁身傾斜、地表升高等問(wèn)題的發(fā)生。（2）樁身豎直度控制。加強(qiáng)對(duì)樁身豎直度的控制，可有效避免發(fā)生樁身因偏心受壓而被破壞的情況，保障預(yù)應(yīng)力管樁施工質(zhì)量，提高對(duì)軟土地基的處理效果。具體控制要點(diǎn)有：施工場(chǎng)地必須平整，樁基導(dǎo)桿必須處于豎直狀態(tài);打樁過(guò)程中，必須確保樁身始終處于豎直狀態(tài)，且送樁桿與樁身應(yīng)處于同一條中心線上;插樁時(shí)，必須確保樁身豎直度偏差<0.5%;沉樁時(shí)，應(yīng)在距樁機(jī)20m的位置，設(shè)置2臺(tái)呈垂直關(guān)系的經(jīng)緯儀，以此確保樁身豎直度偏差<1.0%。（3）樁管接頭焊接施工技術(shù)。樁管焊接多采用鋼端板焊接法施工，當(dāng)預(yù)應(yīng)力管樁端頭露出地面的高度達(dá)到0.5～1.0m時(shí)，即可開(kāi)展接樁施工。施工過(guò)程中應(yīng)注意以下要點(diǎn)：①接樁前應(yīng)將下節(jié)樁管的頂面清理干凈并加裝定位板，然后在其上方吊裝上一節(jié)樁管，若接頭處存有間隙，需要利用楔形鐵片對(duì)間隙進(jìn)行填充和焊接;②針對(duì)對(duì)稱焊接拼接處的坡口槽，應(yīng)確保焊縫的飽滿度和連續(xù)性，并及時(shí)做好焊渣清理工作;③接樁過(guò)程中，必須對(duì)上、下節(jié)管樁的中心線偏差情況進(jìn)行嚴(yán)格把控，應(yīng)保證偏差值≤5mm;焊接施工完畢后，應(yīng)在焊縫自然冷卻8min后;進(jìn)行打樁或壓樁施工。

2.軟基加固表層處理技術(shù)

2.1砂墊層法

若軟土地基的軟土層極薄且含水量大，可在其上層鋪墊厚度為0.5～1.2m的砂墊層，以此達(dá)到軟基表層加固的處理目的。在具體施工時(shí)，需要結(jié)合軟土地基表層強(qiáng)度、作業(yè)機(jī)械自重、輪胎對(duì)地面接觸壓力、偏心程度等因素，來(lái)科學(xué)確定砂墊層的厚度。當(dāng)遇到極軟地基時(shí)，若僅使用砂墊層法進(jìn)行表層加固處理，往往需要較大的鋪設(shè)厚度，導(dǎo)致軟基處理成本增加，影響工程項(xiàng)目建設(shè)的經(jīng)濟(jì)性，此時(shí)，可通過(guò)砂墊層法與敷設(shè)材料法或表層排水法整合應(yīng)用的方式予以解決。當(dāng)遇到填土面積大、排水距離長(zhǎng)、地下水滲出點(diǎn)位較多的情況時(shí)，需要通過(guò)設(shè)置盲溝的方式增強(qiáng)排水能力。

2.2添加劑法

針對(duì)表層為黏性土的軟土基礎(chǔ)，可通過(guò)在表層土壤中加入添加劑的方式，來(lái)改善軟土地基的強(qiáng)度特性和壓縮性能，以此達(dá)到表層加固、提高基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的軟基處理目的。現(xiàn)階段，實(shí)際施工過(guò)程中，主要以水泥、熟石灰、生石灰為常用添加劑。此類添加劑不僅可以通過(guò)降低土壤含水量、產(chǎn)生團(tuán)粒效果來(lái)達(dá)到加固軟基表層的作用，還會(huì)隨著時(shí)間的推移發(fā)生化學(xué)性固結(jié)，改變表層粘土的物理化學(xué)性質(zhì)，從而使軟基表層土體的穩(wěn)定性和承載能力得到進(jìn)一步加強(qiáng)，以此提供軟基處理效果。

3.土工編織物強(qiáng)化技術(shù)

該技術(shù)具體施工要點(diǎn)為：（1）沿路基縱向方向在道路兩邊挖設(shè)排水溝，并確保其橫向基面形成2%～2.5%的路拱坡度，同時(shí)，淤泥層基面進(jìn)行清理和平整處理;（2）在平整的路拱面上，沿路基一側(cè)以人工滾放攤鋪的方式逐漸鋪展土工編織物，此過(guò)程應(yīng)注意土工編織物的平整度，不得出現(xiàn)皺折現(xiàn)象;（3）鋪設(shè)過(guò)程中，必須保證兩塊土工編織物的搭接寬度≥300mm，并利用聚丙烯線縫合牢固;（4）土工編織物平鋪于淤泥層上后，應(yīng)確保編織物四周超出淤泥層的寬度在2～2.5m之間，利用重物將寬出部分壓于排水溝內(nèi);（5）土工編織物鋪設(shè)完畢后，應(yīng)立即進(jìn)行路基修筑施工，以免編織物受到長(zhǎng)時(shí)間日光曝曬。路基修筑過(guò)程中，應(yīng)先鋪填一層厚度為400～500mm、含泥量≤5%的中粗砂砂層。為避免土工編織物受到破壞，應(yīng)采用人工運(yùn)進(jìn)和攤平方式急性施工，并做好層厚控制工作。

4.粉煤灰碎石樁加固技術(shù)

該技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中，應(yīng)注意以下技術(shù)要點(diǎn)：（1）若需要填筑基礎(chǔ)底層與頂面，則在加固施工前，需要對(duì)目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行6個(gè)月以上沉降觀測(cè)，并結(jié)合觀測(cè)結(jié)果對(duì)目標(biāo)區(qū)域的實(shí)際沉降情況進(jìn)行科學(xué)評(píng)估;（2）應(yīng)優(yōu)先選用靜壓法進(jìn)行褥墊層鋪設(shè)施工，若基礎(chǔ)底層含水量較小，可采用動(dòng)力夯實(shí)法施工;（3）鉆孔作業(yè)過(guò)程中，應(yīng)遵循“先慢后快”的原則，科學(xué)控制鉆頭行進(jìn)速度，以此保證鉆頭行進(jìn)路線精準(zhǔn)，鉆桿不出現(xiàn)明顯晃動(dòng);（4）施工過(guò)程中應(yīng)及時(shí)清理鉆泥，一方面，有助于減輕鉆機(jī)運(yùn)行負(fù)荷，提高施工效率;另一方面，有助于提高施工觀察清晰度，確保第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)施工中存在的問(wèn)題;（5）CFG樁灌注施工完畢后的2h內(nèi)，嚴(yán)禁任何機(jī)械設(shè)備經(jīng)過(guò)施工區(qū)域，以免在樁身未形成良好強(qiáng)度的情況下對(duì)樁頭或樁體造成破壞;（6）為準(zhǔn)確判斷是否出現(xiàn)斷樁情況，施工過(guò)程中應(yīng)結(jié)合施工場(chǎng)地標(biāo)高和樁頂標(biāo)高進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量。

結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)以上分析可見(jiàn)，軟土地基處理方案須根據(jù)項(xiàng)目區(qū)的地質(zhì)、水文及環(huán)境條件，充分考慮工程項(xiàng)目特點(diǎn)、工期要求、路堤條件，考慮地材及施工等情況，進(jìn)行技術(shù)、經(jīng)濟(jì)比較，并依據(jù)就地取材的原則確定，必須具有針對(duì)性，總體上軟基處理方案考慮經(jīng)濟(jì)安全及便于建設(shè)管理、施工控制，體現(xiàn)因地制宜的原則，不宜繁雜。對(duì)于軟土地基處理方案，必須注意不同斷面之間的過(guò)渡處理，以減少沉降差異。如果單一處理方案不能滿足軟土地基的穩(wěn)定和沉降要求時(shí)，也可以考慮多種處理措施組合運(yùn)用。

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