道路工程軟土地基處理研究

荊世娜

盛玖建設(shè)集團有限公司 山西 太原 030032

在我國大部分道路工程施工過程當(dāng)中，往往會存在軟土地基這個問題。如果無法在施工之前對軟土地進行專業(yè)處理，往往會在施工完成之后存在沉降的問題，會影響整體道路工程施工的施工質(zhì)量，消耗大量的人力、物力以及財力，影響人們的日常出行和交通，甚至?xí)槌鞘械陌l(fā)展帶來嚴(yán)重的負(fù)面影響。因此，在道路工程施工過程當(dāng)中存在軟土地基問題時，必須要結(jié)合實際現(xiàn)場狀況以及當(dāng)?shù)氐氖┕ぜ夹g(shù)水平進行綜合探討，并從中找出最適合當(dāng)?shù)氐缆饭こ淌┕さ能浲恋鼗幚硎侄巍?/p>

1 常見的道路工程軟土地基處理技術(shù)

1.1 CFG樁處理技術(shù)

CFG樁法是道路工程中常見且更有效的軟土地基處理技術(shù)，又被稱為水泥粉煤灰碎石樁。這一處理技術(shù)主要是將水泥、粉煤灰以及石屑等進行混合后加入到碎石當(dāng)中，混合均勻后加入水進行攪拌，攪拌均勻后進行固結(jié)，形成具備粘結(jié)性較高且強度更高的樁。其中，CFG樁中碎石的作用為基礎(chǔ)性材料，水泥的作用則是膠結(jié)，進而提高混合后材料的粘結(jié)性。同時石屑的加入可以調(diào)節(jié)混合材料的級配，粉煤灰的加入也提高了混合材料的和易性。與此同時，粉煤灰等材料都來自于工業(yè)廢料，再加上CFG樁并不需要鋼筋等結(jié)構(gòu)，與其他管樁等技術(shù)相比成本能夠降低至1/2。

1.2 換填置換處理技術(shù)

軟土地基處理當(dāng)中的換填置換技術(shù)，指的是利用一種強度較大的土層材料與軟土地基當(dāng)中的土層進行置換，進一步提升軟土地基的承載力，避免在施工過程當(dāng)中出現(xiàn)沉降的問題。一般來說，換填置換技術(shù)主要包括擠淤置換和土墊層兩種不同的方法。在換填置換技術(shù)當(dāng)中，施工單位只需要將軟土地基挖至某一固定的深度當(dāng)中，并選擇具有較強穩(wěn)定性的施工材料對土層進行回填[1]。這一技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵處就在于所選擇的材料，一般來說，會選擇碎石、灰土等不同的施工材料。

1.3 水泥攪拌樁處理技術(shù)

水泥攪拌樁法是利用深層攪拌樁機將水泥與軟土進行攪拌與混合，從而形成具備較高穩(wěn)定性與承載力的水泥土樁，一般多用于黃土或素填土等道路工程地基結(jié)構(gòu)當(dāng)中。而要在呈酸性的軟土地基中應(yīng)用水泥攪拌樁法則需要進行進一步的實驗。比如需要檢測軟土地基所含水量，若含水量較高，比如超過了70%時，這一軟土地基就不能使用水泥攪拌樁法。

1.4 堆載預(yù)壓處理技術(shù)

堆載預(yù)壓法主要應(yīng)用在工程項目建設(shè)之前，利用超過或與設(shè)計荷載相同的填土壓力，使軟土地基提前沉降，從而提升軟土地基的強度。而堆載使用的多是砂石等散狀材料。在堆載預(yù)壓的過程當(dāng)中，若地基強度達到設(shè)計要求后，可以去荷載。但由于軟土地基排水時間需求較長，道路工程往往先開展堆載預(yù)壓工作，之后開展橋梁等施工工作等待其固結(jié)完成。

1.5 粉噴樁復(fù)合處理技術(shù)

粉噴樁復(fù)合地基處理技術(shù)同樣也是道路施工過程中常見的軟土地基處理方法，該方法主要應(yīng)用在地基結(jié)構(gòu)較低的情況。需要選擇科學(xué)合理的設(shè)備進行鉆孔，并將已經(jīng)配制好的固化劑噴射至孔洞當(dāng)中，能夠使軟土層與固化劑之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，進而蒸發(fā)掉固化劑當(dāng)中的水分，使軟土地基的穩(wěn)定性得到大大提升。

2 道路工程軟土地基處理技術(shù)實例分析

2.1 工程概況

本工程施工道路為當(dāng)?shù)刂鞲陕罚挥谀吵鞘新糜螀^(qū)域內(nèi)，規(guī)劃終點為某條規(guī)劃道路。本次工程道路施工目的在于為當(dāng)?shù)芈糜螀^(qū)提供良好的交通設(shè)施。在本工程道路施工過程當(dāng)中，沿線為當(dāng)?shù)睾＿厸_填區(qū)且沖填地質(zhì)的厚度在6.5m左右，時間大約為三年。在施工之前并未經(jīng)過真空預(yù)壓處理，且在沖填厚度內(nèi)還存在5.5m厚的淤泥質(zhì)粘土，含水量高，導(dǎo)致該工程的軟土地基范圍較大、分布不均勻、地基承載力很低，屬于典型的軟土地基。在道路施工過程當(dāng)中，這一地質(zhì)會對整體施工質(zhì)量造成較大的影響，不僅影響了施工過程當(dāng)中的機械入場，甚至?xí)谑┕み^程當(dāng)中出現(xiàn)道路沉降。由于本身沖填地質(zhì)就具有較高的敏銳度，不管是低強度還是高強度的施工，都會對地基產(chǎn)生較強的影響。如果想要以該軟土層作為道路路基，就必須要對其進行妥善的軟土地基處理。

在開始施工之前，用兩臺攪拌設(shè)備自道路的兩端開始施工，并按照設(shè)計位置逐步布樁，其布樁的深度按照施工方案的要求開展。每天施工時間為十小時，如果白天施工無法達到相關(guān)的施工要求，則可以適當(dāng)添加夜班作業(yè)。但是，在夜間施工時，應(yīng)當(dāng)注意控制噪音。每日每臺設(shè)備的完成量應(yīng)當(dāng)在500m3之上。該工程的施工計劃為20天完工，先進行機動車道軟土地基施工，然后進行綠化帶范圍的軟土地基施工。在完成所有軟土地基施工之后，再由兩臺攪拌機進行合攏，攪拌機的接合處至少應(yīng)當(dāng)有一米的重合長度。

2.2 施工方法

在該工程施工之前，原計劃使用挖掘設(shè)備對土層進行開挖，挖掘深度為1.5m，再對軟土層進行固化處理，深度在3m左右。但實際情況與原施工預(yù)計情況有較大差距，主要是由于整體軟土層的含水量較高，且表層土層的承載能力較低，當(dāng)挖掘機進入現(xiàn)場后，出現(xiàn)了嚴(yán)重下陷情況，導(dǎo)致原有施工方案無法實施。

因此，在現(xiàn)場實際施工的過程當(dāng)中，對施工方法進行細(xì)節(jié)性調(diào)整，具體主要包括以下兩點。其一，按照施工設(shè)計的要求，對淤泥層進行固化劑攪拌處理，加入10%的固化劑，使淤泥層形成固化土。在進行初步凝固之后，使淤泥層的強度能夠達到挖掘機的載重需求之后，再利用陸用的挖掘機對該處進行反復(fù)碾壓處理，待到淤泥層強度增強之后，再使用振動壓路機進行二次碾壓[2]。其二，在綠化帶軟土地基施工過程中，摻入8%的固化劑對土層進行攪拌，形成固化土，保證凝固強度達到載重要求后，再利用陸用挖掘機進行反復(fù)碾壓，待到其碾壓強度得到進一步提升之后，同樣利用振動壓路機進行反復(fù)碾壓工作。

2.3 施工工藝

在開始正式施工之前，根據(jù)對軟土層的測試結(jié)果，選用合適的固化劑并擬定固化劑的配比，具體固化劑配比如表1所示。按照相關(guān)設(shè)計規(guī)定和要求，對機動車位置的地基進行固化處理，選擇水泥熟料粉、石灰、激發(fā)劑，分散劑、表面活性劑作為固化劑的具體配比材料，且摻量為10%。對綠化帶施工范圍內(nèi)的軟土層進行固化的固化劑的摻量為8%。

表1 固化劑配比

首先，對地基進行平整處理和排水作業(yè)。對于施工位置并不平整的土層位置需要進行平整處理，有條件的地塊可以通過挖渠排水和定點排水的方式對整個土層進行排水處理。其次，使用兩套不同的攪拌設(shè)施，其中一套為阿魯式攪拌機，主要用于2.5m以上的淤泥層的攪拌工作，而另一套旋切式的攪拌機主要用于2m以上的淤泥攪拌工作。開展攪拌工作時，需要沿著原有的施工線路進行施工，靠近基礎(chǔ)位置應(yīng)適當(dāng)增加施工時間，并提高固化劑的摻入量，對路基進行攪拌，使固化劑能夠與原路基層做到緊密融合。在原路基層和固化劑中間不應(yīng)當(dāng)出現(xiàn)任何隔層。最后，對不同層次軟土地基的固化，嚴(yán)格按照施工設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)開展。對綠化帶范圍進行軟土地基固化摻入固化劑應(yīng)當(dāng)為8%，且施工工藝與機動車道的處理方式相同。在攪拌的過程當(dāng)中，應(yīng)當(dāng)保證攪拌均勻且攪拌次數(shù)應(yīng)當(dāng)在25次以上，在完成攪拌之后的淤泥顆粒直徑應(yīng)當(dāng)在5mm以下。在施工過程中，主要用到的施工設(shè)備類型如表2所示。

表2 主要施工設(shè)備

在完成初步的攪拌工作之后，應(yīng)當(dāng)對整個路面進行找平，在找平期間應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格禁止任何車輛駛?cè)氲缆樊?dāng)中。一般來說，大部分軟土地基的固化時間為四小時至兩天。在完成初步固化，達到凝固強度之后，能夠保證挖掘機作業(yè)時利用挖掘機的鏟斗進行攤鋪處理[3]。同時，在攤鋪之后，應(yīng)當(dāng)做到五遍以上的反復(fù)碾壓。在完成之后，用振動式壓路機對路面進行反復(fù)碾壓，同樣也應(yīng)當(dāng)保證五遍左右的頻率。在路面養(yǎng)護期間，同樣也要注意土層固化之后的含水量。為了防止在完成施工之后道路的表面出現(xiàn)龜裂的問題，應(yīng)當(dāng)適當(dāng)對路面進行澆水。在澆水的過程當(dāng)中應(yīng)當(dāng)使用蓮蓬頭，保證所有路面灑水的均勻性，避免在灑水的過程當(dāng)中出現(xiàn)水柱沖擊影響道路路面施工質(zhì)量。一般來說，道路的養(yǎng)護時間和周期為28天，而固化層的養(yǎng)護周期則為三個月，在養(yǎng)護期間也應(yīng)當(dāng)禁止車輛進入道路。

2.4 施工原材料控制

在施工過程中，施工原材料的配比與選擇同樣十分關(guān)鍵。具體來說，在施工過程中，施工材料的控制可以從以下幾個角度入手：

第一，應(yīng)時刻注意施工試驗路段土質(zhì)以及土層當(dāng)中含水率的變化，并根據(jù)實時變化靈活調(diào)整施工材料當(dāng)中固化劑的添加比例。

第二，應(yīng)根據(jù)施工設(shè)計科學(xué)合理配比設(shè)置原材料的數(shù)量，同樣也需要考慮施工過程中各類不確定性因素，固化劑的添加含量應(yīng)當(dāng)為機動車道軟土地基的10%左右，綠化帶的軟土地基固化劑摻入量為8%。

第三，應(yīng)對土層含水量進行合理控制。由于在道路施工試驗路段采用原地攪拌的方式完成的，在摻入固化劑之后會形成一定強度的固化土，由于固化土當(dāng)中原本淤泥的含水量較高，所以應(yīng)當(dāng)采取合理的排水方式，降低在土層當(dāng)中的含水量。但是，一旦在處理過程中無法從本質(zhì)上解決含水量高的問題，則在施工過程中很有可能會由于含水量過高影響施工質(zhì)量[4]。此外，如果在施工期間恰逢雨季，則更有可能導(dǎo)致影響施工質(zhì)量。因此，要想解決含水量的問題，就必須要選擇合適數(shù)量的固化劑以及合理的固化劑配比，使固化劑能夠與軟土層充分融合。在固化土強度達到施工設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)之后，才能開展正式的施工。在混合完成之后，應(yīng)當(dāng)注意對最終形成的固化土進行合理養(yǎng)護，并控制養(yǎng)護期間固化土當(dāng)中的含水量，保證在養(yǎng)護期間固化土當(dāng)中不缺水，但是也不能出現(xiàn)含水量過高的問題。

第四，在完成固化土處理之后，應(yīng)保證固化土本身具有一定的均勻性。在將軟土淤泥與固化劑進行均勻攪拌之后，為了保證兩者攪拌的均勻性，施工時可以參照混凝土的處理工藝。一般來說，整體的攪拌次數(shù)應(yīng)當(dāng)在25次以上，且顆粒直徑應(yīng)當(dāng)在5mm之下。用手掰開攪拌的固化土之后，應(yīng)當(dāng)無法用肉眼看到原土顆粒。由于在該工程的試驗路段所使用的是濕粉固化劑，所以更容易達到以上提出的標(biāo)準(zhǔn)和要求。主要是由于濕粉固化劑在攪拌的過程當(dāng)中更容易與軟土層進行混合，同樣也更便于進行環(huán)保施工和材料儲存。

2.5 碾壓質(zhì)量控制

在軟土地層施工過程中，碾壓質(zhì)量的控制也直接影響著最終的施工質(zhì)量，因此在施工過程當(dāng)中可以從碾壓速度、壓實效果、交通管制等不同的角度考慮。

第一，在碾壓過程中，碾壓速度應(yīng)當(dāng)在每分鐘40米左右。在初次碾壓時，應(yīng)當(dāng)由專門的工作人員跟進監(jiān)督檢查。在檢查過程當(dāng)中，觀察地基層是否存在凹凸不平的位置，一旦存在這一現(xiàn)象，應(yīng)當(dāng)及時采取補救和處理的措施，對低洼的位置進行填平，對于較高的位置進行鏟除。第二，在開展碾壓工作的過程中，應(yīng)當(dāng)避免存在彈簧現(xiàn)象。一旦出現(xiàn)了彈簧這一問題應(yīng)當(dāng)立刻停止任何施工，并利用固化劑進行充分?jǐn)嚢瑁蛘呤峭ㄟ^翻曬的方法解決彈簧問題。第三，影響最終碾壓質(zhì)量的因素主要包括含水量、土層類型以及壓實效果。根據(jù)以往的實際施工經(jīng)驗，施工前，必須要實際測量一下填料當(dāng)中的含水量，并根據(jù)軟土層本身已有的含水量將其控制在較最佳含水率多5%的范圍內(nèi)[5]。若填料當(dāng)中的含水量超出了這一范圍，則應(yīng)當(dāng)及時采取措施處理，主要解決方法為將填料進行攤開晾曬，直至其接近最佳含水量為止。之后再進行正式的碾壓工作，否則一旦含水量過高，則會由于碾壓質(zhì)量達不到標(biāo)準(zhǔn)，出現(xiàn)軟彈的問題。第四，在正式碾壓的過程中，混合料的表面應(yīng)當(dāng)始終處于濕潤狀態(tài)。如果在施工過程中由于某些因素，出現(xiàn)了混合料表面水分蒸發(fā)過快，導(dǎo)致整個混合料在最優(yōu)含水率之下，應(yīng)當(dāng)利用噴灑的方式對混合料進行處理，提升混合料當(dāng)中的含水量，之后再進行碾壓工作。第五，在施工過程中，應(yīng)注意對車輛進行管制，在沒有完成壓實工作之前禁止任何車輛前往正在壓實的路基上行駛。同時在碾壓過程中應(yīng)當(dāng)跟進壓實度檢測工作，以便確定在壓實過程中最終的壓實效果。對于壓實度不符合要求的，應(yīng)及時進行再次碾壓工作。在每一路段進行混合料的攪拌和壓實之后，都應(yīng)進行及時養(yǎng)護，同樣在養(yǎng)護期間也要保證整個地基的表面處于濕潤的狀態(tài)，且任何車輛不允許在土層中行駛。

3 結(jié)論

綜上所述，隨著目前我國道路工程施工技術(shù)的進一步提升，軟土地基的處理技術(shù)也已經(jīng)逐步走向成熟。但是在實際道路施工過程中依舊存在一定的問題，需要施工技術(shù)人員在豐富的施工經(jīng)驗當(dāng)中不斷做總結(jié)，處理技術(shù)結(jié)合多種不同復(fù)雜的地質(zhì)情況，從中總結(jié)出真正適合道路工程施工的軟土地基解決方案，并將這一部分專業(yè)的解決方案應(yīng)用到實際道路施工過程當(dāng)中，推動道路工程施工行業(yè)的進一步發(fā)展，為我國基礎(chǔ)建設(shè)奠定堅實的基礎(chǔ)。