分析市政道路工程中軟土路基施工技術的應用

馬繼超

（太原市政建設集團有限公司，山西 太原 030000）

0 引言

在公路工程中，軟土路基是一種比較常見的病害地質。由于路基土壤的含水量較高、流動性較強，在受到上部荷載的擠壓后容易發(fā)生沉降、變形，進而導致路面開裂、錯臺。因此，無論是從保障行車安全，還是從延長公路使用壽命、降低公路養(yǎng)護成本角度，都需要做好軟土路基的加固處理。現(xiàn)階段行業(yè)內(nèi)關于軟土路基處理的技術體系已經(jīng)比較完善，如強夯法、CFG樁法、超輕質料填土法、高壓噴射灌漿法等，均在公路工程中得到了廣泛應用。粉噴樁法屬于深層攪拌樁法的一種，其原理是利用特殊的設備，鉆入軟弱土層一定深度后，使用壓力噴射水泥粉料，然后通過攪拌讓水泥與土體混合，在水泥硬化后得到具有一定強度的混合土[1]。該方法操作簡便，而且不會造成污染，符合綠色施工要求，是公路工程軟土路基加固中比較理想的一種技術。

1 軟土地基概述

軟土的特性如下。

（1）受力能力差。由于松散土壤分子間隙較大，所以其在受力承載上塑形性表現(xiàn)差，當垂直壓到達一定的程度后，很容易發(fā)生變形、塌陷等問題，從而影響整個工程的安全和質量。

（2）吸水能力強。由于軟土中濕度較大，飽和度上限較高，并且本身具有較強的滲水融水性能，因此，抗壓能力與承載能力有所減弱。

（3）不均勻性突出。軟黏土主要由高密度的松軟黏土和細小的土壤顆粒組成，二者間的吸附性較差，這就導致軟土的不均質性十分突出，從而易導致建設地基的不均勻沉降。

（4）穩(wěn)定性較差。在這種土壤環(huán)境基礎上開展工程建設很容易導致地基失穩(wěn)、坍塌等問題，影響工程總體質量[2]。由于軟基施工技術種類繁多，技術方法多樣，因此，在工程實踐中存在著較大的選擇空間。但不論如何優(yōu)化或改善地基施工工藝，其首要目標是要保證完成地基結構強度、結構變形、軟土地基動態(tài)穩(wěn)定等基礎指標的建設。

2 軟土路基的危害

因受本身性能因素的影響，軟土路基出現(xiàn)沉降現(xiàn)象的可能性較大，無形之中增加了施工難度。具體分析如下。從結構穩(wěn)定性方面來看，軟土路基的性能較差，絮狀結構會在軟土路基內(nèi)部出現(xiàn)，對土壤結構造成負面影響。如果情況嚴重，則會對土壤結構造成直接破壞，已有強度與施工要求無法處于有效承接的狀態(tài)，進而影響后續(xù)施工活動的正常開展。從抗干擾性能方面來看，軟土路基的抗干擾性能較差，在短時間內(nèi)，難以得到有效恢復，滲透性不理想。經(jīng)過長時間的使用，則會快速降低軟土路基本身的負荷能力，使得其內(nèi)部結構嚴重變形，無形之中增加了交通運行的危險性。從抗剪強度方面來看，軟土路基很容易受到破壞，并在穩(wěn)定性較差的影響之下，發(fā)生沉降現(xiàn)象的概率較高。在對公路橋梁項目進行施工前，如果沒有對軟土路基進行及時有效的處理，在負荷作用的影響之下，會出現(xiàn)較為嚴重的變形現(xiàn)象，而且變形形式較為多樣，進而會影響公路橋梁工程的正常施工，甚至會出現(xiàn)斷道情況。而后續(xù)則會影響車輛的正常通行，極易導致安全事故的出現(xiàn)[3]。

3 軟土路基的特點

3.1 穩(wěn)定性差

市政路橋在正常運行過程中，道路本身會受到自重和車輛的載荷作用，軟質地基本身存在著較大的不穩(wěn)定因素，其自然孔隙率也較高，因此，在一定的道路和車輛載荷作用下，軟土地基的壓縮性和壓縮空間都會增大，從而導致其在短時間內(nèi)發(fā)生變形。軟土路基的內(nèi)摩擦角一般為20°~35°，其排水抗剪能力在20MPa 以下，屬于較不穩(wěn)定的情況。在長時間的行駛荷載作用下，路面發(fā)生了更大的非均質性沉降，從而導致路面局部剪切、整體剪切和穿透等，從而給路面的構造帶來不利的后果，從而產(chǎn)生路面凹陷、路堤失穩(wěn)、路面開裂、側向膨脹等多種道路的病害[4]。由此，軟土地基的破壞形式以連續(xù)不斷的沉陷而導致地基產(chǎn)生裂縫，進而導致地基的滑移。

3.2 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(wěn)定性，可能伴有地基沉降現(xiàn)象。同時，由于剪力作用的存在，軟弱地基易發(fā)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。

3.3 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(xiàn)明顯的壓縮現(xiàn)象，從而導致建設于上方的路橋結構失穩(wěn)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(chǎn)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。

4 市政道路工程中應用的軟土路基施工技術

4.1 水泥攪拌樁法

采取雙向水泥攪拌樁施工工藝處理軟土路基，在施工前需做好準備工作。要保證道路通行，路基承載力必須符合要求；將路基雜物與障礙物清理干凈；確保樁機移位符合要求。采用的回填材料不能有雜土，且不能有太大的石塊，直徑需控制在8cm 以內(nèi)。在具體施工過程中的工藝流程如下。

（1）定位。做好樁機定位工作，通過放線與定位進行確定，并對打樁機進行安裝，要與樁位對中。

（2）切土下沉。準備好攪拌機并啟動，沿著導向架向下切土，開啟灰漿泵，這樣水泥漿可向土體噴射，切合需同時正、反向進行，到達設計深度后，要求繼續(xù)在樁底噴射，同時需對漿體進行攪拌，攪拌時長需控制在10s 以內(nèi)。

（3）提升攪拌。將灰漿泵關閉，對攪拌機進行提升，對水泥土進行正反向旋轉攪拌，兩組葉片需同時進行，要求攪拌到距離樁頂50cm 的位置。

（4）樁頂處理。二次噴射攪拌需在樁頂1.0~1.5m 的范圍進行，修整需人工進行。

（5）機具移動。在完成上一根樁的施工后，清除干凈泥漿，做好鉆機移位，然后進行下一根樁的施工[5]。

4.2 換填技術

在落實換填技術過程中，當軟土地基中的軟土層在3m 以內(nèi)，應該將其全部挖出來，對其落實相應的填充工作，再通過進一步的夯實保障路基的強度。換填技術在市政道路軟土路基處理中有著較為廣泛的應用，但是施工技術人員需要清楚認識到這種施工技術只能針對淺層的軟土進行有效處理。施工技術應用前，技術人員需要對現(xiàn)場實際情況進行分析，然后利用機械設備或人工挖掘的方式將路基內(nèi)部存在軟土進行清除處理，完成操作后應用預先準備好綜合性能較為良好的材料進行填充處理。為了將該項技術的應用價值良好呈現(xiàn)出來，施工技術需要將該項技術應用于濕陷性黃土等軟弱地基基礎結構中。根據(jù)施工現(xiàn)場實際情況進行分層壓實，壓實工作也需要進行嚴格控制。如果施工區(qū)域軟土層厚度超過3m，施工技術人員則不能考慮應用換填法對軟土路基進行處理。

4.3 旋噴樁法

以高壓噴漿的方法破壞現(xiàn)場軟土的原有結構，通過漿液的注入，使?jié){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(wěn)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(xiàn)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。

4.4 高壓噴射注漿技術

高壓噴射注漿技術是將具有高壓注入孔的注漿筒與鉆孔一起進入指定的軟土地基，再通過注入補強漿體等注入軟弱地基，從而破壞松軟土壤的結構。在高壓注漿過程中，一般壓強高于20MPa，在注漿過程中，由于注漿過程的壓力大、速度快、能量大，而在持續(xù)集中的注漿過程中，由于受壓、侵蝕等原因，會在一定的區(qū)域內(nèi)形成區(qū)域影響。在土壤中，從極細的微粒土到大粒度的碎石土、卵石土，均能產(chǎn)生強烈的振動和攪拌，從而形成新的固體。采用高壓噴注漿機，能按工程需要，合理地選取不同的噴頭方位和方法，使其形成圓柱狀、扇狀、壁狀等形狀。通過采用高壓噴漿技術，將淤渣與水泥漿料混在一起，使其在一定程度上減小了松軟土壤的孔隙度，減小了地基的非均質性，并且對地基進行了加固，從而改善了地基的穩(wěn)定和承載性能。該方法適合于淤泥、淤泥質土、粘性土、沙土、碎石土、黃土等土壤，但對于有大量植被根系或塊石的強粘性土及土壤，則不適合采用，因為噴水流動受阻，其沖擊碎裂力會減弱。

5 提高道路橋梁工程軟土地基施工技術應用水平的策略

5.1 利用合成材料加固施工技術來防止軟基現(xiàn)象發(fā)生

若是想要直接對軟土地基自身進行加固工作，就可以使用一些合成材料來進行地基的加固，確保能夠從地基自身來提升自身的承載力，改變軟土地基存在的問題，并且提升地基自身的載重能力。合成材料加筋加固對于軟基現(xiàn)象的加固工作也是有良好的促進作用的。由于道路橋梁常年暴露在自然環(huán)境中，在出現(xiàn)異常天氣的時候路基會無可避免的受到一定水蝕，短時間內(nèi)尚且沒有問題，但是時間長了就很容易導致路基變得脆弱，為了改善這一現(xiàn)象，就需要市政工程施工人員利用合成材料來加固路基的質量，科學選擇合成材料，比如說可以作為覆面的高聚物改性瀝青卷材、改性瀝青卷材膠黏劑以及石油瀝青基層處理劑等，這些材料運用在道路橋梁的路基中，能夠實現(xiàn)隔離水分的作用，合成材料自身的韌性通常較強，能夠運用在建筑工程施工中的材料往往都是經(jīng)過多次試驗后保證了其抗壓性才能夠進入市場的，利用這些合成材料能夠在一定程度上替代鋼筋混凝土作為道路橋梁的路基樁體以及墻體等，保證道路橋梁路基的質量，在一定程度內(nèi)維持整個道路橋梁路基的穩(wěn)定性，降低軟基現(xiàn)象造成的危害性[6]。

5.2 提高管理意識

市政工程管理中，應明確施工技術管理的重要性，管理者需加強崗位管理，按照規(guī)定進行實施，保證以身作則。在施工過程中嚴格完善管理制度，保證制度與實際相符，加強參建單位之間的溝通交流，注重施工質量管理與控制，養(yǎng)成時刻監(jiān)督、定期檢查習慣，加強質量安全第一的宣傳培訓，有效落實施工責任制各施工人員。市政工程原材料作為重要內(nèi)容，為保障道路橋梁工程質量，需對材料進行嚴格監(jiān)督檢查。管理人員應積極研究、分析工程原材料，做到心中有數(shù)，保證采購材料的數(shù)量、型號、性能等與設計圖紙相對應，以免材料混亂，驗收合格后方能入庫存儲。原材料選擇中，多使用優(yōu)質、綠色材料，確保符合環(huán)保要求，材料進場前需仔細核對，從源頭上杜絕材料質量問題，人員需避免出現(xiàn)僥幸心理，安排專人聯(lián)系供應商，確保材料跟上施工進度，以免材料供應不足，延誤工期。

5.3 增強施工組織設計的合理性

開展合理有效地施工組織策劃，對現(xiàn)場施工的準確指引有著非常大的幫助。增強對開展道路施工過程中的實際指導與生產(chǎn)活動的合理操控，是保障道路施工進展、施工質量、生產(chǎn)安全與材料以及設施有效的調(diào)配穩(wěn)定重要根據(jù)。需要結合場地的使用空間，策劃出相對的策劃圖紙，而且應該安置在明顯的方位，進而可以對搭建臨時的設備、安置機械設施、原材料的存放等方面開展全方位的計劃，并在策劃圖紙上準確地標記。在項目開展施工的過程中，需要有效的利用有限的資源，進而合理的保障施工現(xiàn)場能夠順利的進行。嚴謹?shù)淖袷叵嚓P規(guī)定標準開展施工，確保每個時期性的施工目標都可以實現(xiàn)最好的預想標準，進一步促進企業(yè)可以獲得最大程度的經(jīng)濟利益。在詳細開展施工過程中，施工場地的人力物力以及設施等等都是持續(xù)改變的。在開展有效地劃分資源的過程中，應該保障主要施工焊接的完善和整體性，而且要結合詳細的施工進展情況、有效地分配人員、設施等的入場規(guī)劃。

6 結語

總之，軟土路基施工是公路建設的重要構成環(huán)節(jié)，因此軟土路基實際建設時，需要施工人員根據(jù)項目實際情況完善方案設計工作，詳細勘探施工現(xiàn)場自然環(huán)境和建設條件，積極調(diào)動所有影響因素，引進全新施工技術，降低操作失誤。