路橋工程建設中的軟土路基施工關鍵技術研究

汪立

軟土路基的承載力有限，難以滿足上方工程結構所提出的承載力要求，若未經處理而直接在該處施工，由于軟基不均勻沉降而衍生出路面開裂、橋頭錯臺等問題，嚴重威脅到車輛的安全通行。因此，需明確軟土路基的基本特性，再采取相應的處理措施。

一、軟土路基的特點

1. 含水量高， 流動性強

軟基以淤泥和黏土顆粒居多，含水量高達30%～80%，有機物呈絮凝狀，缺乏足夠的穩定性，可能伴有地基沉降現象。同時，由于剪力作用的存在，軟弱地基易發生變形，嚴重制約其抗剪強度，而在流動性過強的影響下，軟基往往伴有二次固結，不利于工程施工的正常進行。

2. 壓縮性高，滲透性差

軟弱路基的壓縮性較高，會由于外力的作用而出現明顯的壓縮現象，從而導致建設于上方的路橋結構失穩沉陷；軟弱路基的滲透性有限，鞏固周期相對較長；在擠壓、震動多項作用下，軟弱路基還將產生豐富的破壞絮狀結構，此部分的存在隨之影響到土體的強度。

二、項目背景

黃延高速公路擴容工程試驗段第4標段，長度8.2km，路基寬度33.5m，設計速度100km/h。沿線某橋梁全長100.84m，橋梁基底處于淤泥、粉土與粉砂交互層，局部含有砂卵石，缺乏足夠的承載性能。針對此現狀，以旋噴樁施工技術加固現場的軟弱地基，改善地基承載力不足的問題。

三、軟土路基施工技術的主要形式及選擇

1. 強夯法

強夯法是軟土路基加固中的常見方法，其應用原理簡單，借助重錘下落產生的作用力夯實土層，通過外力加速軟土的固結。重錘是強夯施工中的重要裝置，其質量根據軟基處理要求和起吊設備的性能而定，通常取10～40t，在此前提下設定合適的提升高度，于指定位置快速下落重錘。強夯法的操作便捷、工期短、成本低，在飽和度較低的地基中取得廣泛的應用，但其可控性較差，若現場存在地下建筑、管線等，會由于強夯作用而破壞此類設施的穩定性，同時強夯過程中還存在噪聲污染和振動作用，周邊居民的正常生產、生活可能因此而受到影響。

2. 沖擊碾壓法

沖擊碾壓的原理與強夯法類似，均是通過外部作用力促進軟土路基的固結。沖擊碾壓法通常采用的是壓路機，由該設備對地基做多次的碾壓處理，土層由于受到擠壓而逐步轉變為密實的狀態，從而維持穩定，有效加固軟基。為取得良好的沖擊碾壓效果，可以輔助應用真空降水措施，其有助于降低土壤的含水量。在沖擊碾壓施工中，若工作面較小，可能會影響到沖擊碾壓效果。

3. 旋噴樁法

以高壓噴漿的方法破壞現場軟土的原有結構，通過漿液的注入，使漿液與既有的土壤混合，構成均勻性較好的固結體。在軟土路基處理中采用旋噴樁法時，需要測定不良土基的深度，適配注漿噴嘴并將其置入指定位置，在高壓作用下旋轉噴射，依托漿液的固結作用，結合原不良土基構成穩定性較好的樁基結構，從而提高地基承載力、加固軟基。從適用性的角度來看，淤泥質土和粒徑較小的軟土地基的處理中均可采用旋噴樁法，且隨著工藝的升級，在軟土地基中處理的最大深度可達到30m以上，因此是軟土路基處理中的常見方法。

具體到本工程，建設現場的軟基以淤泥和黏性土居多，為滿足軟基加固有效性、高效性、便捷性等方面的要求，宜采用旋噴樁加固軟基的方法。以下則圍繞旋噴樁施工要點以及相應的質量檢驗工作展開分析。

四、旋噴樁處理軟土路基的技術要點

1. 施工流程及方法

按如下基本流程完成旋噴樁加固軟基施工作業：場地處理→測量放樣→首根樁鉆機就位→成孔→引孔→封堵垂向噴嘴→攪漿→高壓噴漿成樁→重復旋轉下沉→復噴提升→旋噴至設計頂面標高→沖洗→成樁移架。按照該流程有序推進旋噴樁施工進程，最終有效處理軟土路基。

為檢驗施工工藝的可行性，先試樁2～3根，根據實際施工效果檢驗試樁情況，針對可行性較差的參數做適當的調整，最終得到一套適應于大面積旋噴樁施工的方案，給正式施工打下堅實的基礎。按照先內排樁、后外排樁的順序依次施工，采取“打一跳一”的方法，以便相鄰樁的穩定咬合。

具體施工要點，如下：

（1）測量放樣。根據設計要求精準測放孔位，偏差不超過2cm。在確認樁位測量放樣結果無誤后，用木樁予以固定。于施工軸線5～10m范圍內設控制樁，于高噴灌漿軸線拐彎部位設固定樁。旋噴樁布置情況，如圖1所示。

圖1 旋噴樁布置示意圖（cm）

（2）安放鉆機。經過孔位測量放樣后，在指定孔位安放鉆機，調整設備的姿態，直至其保持垂直、平穩的狀態為止；檢測旋噴管的姿態，傾斜度不超過1.5%。

（3）鉆進成孔。在確認鉆機保持平穩、鉆桿及各配套裝置的姿態均合理后，開始正式施鉆。鉆孔直徑600mm，鉆頭采用合金鉆頭，鉆進過程中加強檢查，鉆機傾斜時隨即暫停作業，檢測實際情況，安排找平。地層、土體粒徑等方面存在變化時，由專員采集數據并記錄，必要時對鉆進方法做靈活的調整。鉆孔期間遇突發狀況時，及時分析原因并妥善處理。

（4）下放噴射管。鉆孔成型后，安排噴射臺車移動到位，先在地面進行漿、氣試噴，在確認各項參數均無異常后，下放噴射管，開始高壓旋噴灌漿。若存在噴漿嘴堵塞、噴漿壓力偏高等異常狀況，隨即提升噴射管，疏通噴漿嘴或是采取其他的應對措施。

（5）噴漿材料的制備。P·O 32.5普通硅酸鹽水泥為主要材料，要求0.08mm方孔篩的篩余量≤5%，無受潮、結塊的情況。每批次水泥進場時均安排抽查檢驗，確認無誤后投入使用。制漿用水應保持潔凈，不可存在影響漿液性能的雜物。在挑選優質的原材料后，按設計配合比拌制漿液，制漿人員及時測定漿液比重。漿液拌制采用高速攪拌機，做到連續攪拌，得到均勻性較好的漿液。漿液拌制后，盡快在4h內使用完畢。

（6）噴射提升。噴射管下放到位后，借助管道送入漿、氣，在噴射過程中適當向上提升，直至達到終噴高程為止。噴射提升期間，由技術人員加強對注漿流量、風量、壓力等各項關鍵參數的檢測與記錄，根據實測數據繪制作業過程曲線，動態分析噴射施工狀況。技術人員加強對各環節運行狀況的檢查，及時發現存在的問題，妥善處理。例如，噴射因故中斷時，需盡快查明原因并處理，力爭在較短時間內恢復灌漿作業；噴射中斷時間在1h以上時，已噴射的漿液可能逐步凝固，需及時采取補救措施，保證噴射樁體的質量；恢復噴射時，噴射管下移0.3m，以便建成結構完整、受力穩定可靠的凝結體。接、卸、換管盡快完成，防止噴嘴堵塞、塌孔。

（7）回灌。混凝土噴射完成后，隨即安排靜壓充填灌漿作業，保證灌漿的飽滿性。待漿面不再下沉后，可結束回灌。

（8）沖洗。噴射完成后，及時清理施工機具殘留的漿液，防止固結。沖洗時將漿液換成水，于地面噴射，有效清除存在于注漿管、泥漿泵等各裝置內的殘留泥漿。

2. 旋噴樁施工的細節

旋噴樁施工過程中的細節較多，各處細節均會對旋噴樁的應用效果造成影響，因此需加強對各處細節的把控，保證旋噴樁處理軟土路基的有效性。

（1）噴射注漿前，先詳細檢查高壓設備和管路系統，輔助應用高壓泵時，應及時測定安全閥，保證注漿施工安全。注漿過程中加強對注漿作業參數的有效控制，包含旋噴樁直徑、水泥摻量、噴射注漿方式等；定期檢查閥、活塞缸套等零配件，若有明顯的磨損，需及時換新；檢查高壓管路的嚴密狀態和噴射狀態，若存在泄漏或堵塞的問題，及時采取修補、疏通措施；著重檢查注漿管接頭的密封圈，原因在于該部分易發生泄漏，若噴嘴有明顯的磨損，也需安排換新。

（2）在高壓泵和注漿泵的吸水管進口部位設過濾網，用于阻隔超粒徑的材料，防止噴嘴或管路堵塞；注重對注漿泵的定期維護，以免管道沉積水泥漿；噴射期間設備存在故障或是漿液供應不足而導致現場停止噴射時，將注漿管提起一段距離，將管道內的漿液頂出噴頭，在此前提下方可停泵，而后安排檢查，確定具體的原因，采取針對性的處理措施，力爭在最短的時間內恢復正常噴射狀態。

（3）鉆桿旋轉速度以10～20r/min為宜，提升速度100～250mm/min。作業設備必須準確就位，禁止存在傾斜、移動的異常狀況；用吊錘檢測鉆桿的垂直度，要求偏差不超過1.5%，若存在較大的偏差，及時安排調整，并再次檢測。旋噴樁加固時，水泥以普通硅酸鹽水泥為宜，強度等級至少達到P·O 32.5級，用量不低于130kg/m。除了旋噴樁主體結構的施工外，還在樁頂設厚度為600mm的碎石褥墊層，此部分施工所用碎石的最大粒徑不大于30mm，碎石保持潔凈，不夾雜垃圾、植物殘體等影響褥墊層施工質量的雜物。統一按正三角形布置旋噴樁，樁徑控制在400～1000mm，樁長和樁間距根據計算結果而定。制備的漿液需隨拌隨用，禁止出現離析現象，由于靜置時間過長而導致漿液無法正常使用時，視為廢料處理。

五、旋噴樁加固軟土路基的質量檢測方法及結果分析

1. 開挖檢查

為檢驗旋噴樁加固軟土路基的應用效果，在漿液具有一定強度后安排開挖檢查，采用此方法判斷旋噴固結體在形態、垂直度等方面的具體情況。在本工程中，開挖檢查10處樁，結果表明旋噴樁的垂直度良好，樁體四周不規則水泥體有極度延伸現象，方向性不明顯，絕大部分的延伸量均在0.3～0.5m。樁體直徑超過0.6m，達到設計要求。

2. 荷載試驗

除了開挖檢查外，平板靜荷載試驗也是檢查旋噴樁施工質量的重要方法，本次取單樁、復合地基和樁間土三部分，分別針對各部分開展平板靜荷載試驗，以此來判斷旋噴樁的施工質量。平板靜荷載試驗的具體情況，如表1所示。

表1 高壓旋噴樁平板靜荷載試驗檢測結果

分析發現，單樁、復合地基、樁間土的承載力檢測平均值分別為198kPa、207kPa、110kPa，檢測對象的承載力均達到要求，依托旋噴樁建設成型的復合地基具有足夠的承載性能，在日常使用中有較好的穩定狀態。由此表明，高壓旋噴技術的應用效果較好，在軟土路基的處理中具有可行性。

六、結語

綜上所述，軟土路基的存在影響到公路結構的完整性和穩定性，在正式施工前需要將軟土路基的處理工作落實到位。經過本文的分析，提出軟土路基處理中的常見技術形式，結合工程施工狀況，選擇的是旋噴樁處理技術，進而確定施工流程，有序完成鉆孔、下放注漿管、旋噴等各項工作。開挖檢查和荷載試驗結果均表明軟土路基的結構形態較好、承載力較高，達到預期要求，采取的旋噴樁加固軟土路基施工技術具有可行性。