軟土地基處理技術(shù)在市政路橋施工中的應(yīng)用

李春生

（安徽省公路工程建設(shè)監(jiān)理有限責(zé)任公司，安徽 合肥 230051）

引言

市政道路橋梁是一種具有區(qū)域性特征的工程項(xiàng)目，建設(shè)此項(xiàng)目，既能滿足居民的日常工作，又能連接城市的外部道路，從而為人們出行提供保障。隨著我國汽車行業(yè)的迅速發(fā)展，市政道路橋梁建設(shè)在群體中的關(guān)注度越來越高[1]。此類工程作為助力城市化快速發(fā)展的基石，在城市經(jīng)濟(jì)建設(shè)中發(fā)揮了不可代替的重要作用。此外，可將路橋工程的質(zhì)量作為評(píng)價(jià)城市公共建設(shè)項(xiàng)目品質(zhì)的關(guān)鍵，其既是城市形象的象征，又是一個(gè)地區(qū)發(fā)展水平的外在表現(xiàn)[2]。因此，加強(qiáng)此類項(xiàng)目的質(zhì)量管理，規(guī)范處理施工中的復(fù)雜地質(zhì)條件，對(duì)于促進(jìn)路橋工程的發(fā)展是十分有必要的。

1 市政路橋施工實(shí)例

1.1 基本情況(表1)

表1 市政路橋施工實(shí)例基本情況

此項(xiàng)目對(duì)于帶動(dòng)地區(qū)交通運(yùn)輸、促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著十分重要的作用。

1.2 水文地質(zhì)條件

施工段屬于平原微丘陵路段，參照雙向四車道設(shè)計(jì)，路基設(shè)計(jì)寬度為28 m，路面鋪設(shè)材料為瀝青混凝土。

該工程位于北亞熱帶至暖溫帶的過渡地帶，是一個(gè)具有較強(qiáng)降水、陽光充足、熱能資源的大陸性季風(fēng)區(qū)。由于季風(fēng)的作用，夏季和秋季都會(huì)刮南風(fēng)，秋季和冬季都會(huì)刮偏北風(fēng)，且常會(huì)有冷空氣進(jìn)入[3]。由于冬季和夏天的交替，季節(jié)變化十分明顯。對(duì)施工段水文地質(zhì)基本條件進(jìn)行分析，見表2。

表2 施工段水文地質(zhì)條件

地下水是以地表水為主，來源的第四系孔隙潛水。地下水位淺，地下和地表水對(duì)混凝土的腐蝕性較強(qiáng)。

通過對(duì)該工程軟土路面的實(shí)測(cè)，實(shí)測(cè)土壤水分含量為32%～37%。基礎(chǔ)承載力：在接觸式測(cè)量30 cm時(shí)，地基的承載力為85 kpa～160 kpa 間；在測(cè)量到60 cm 時(shí)，地基的承載力在75 kpa～150 kpa 間；用觸探儀測(cè)量到90 cm 時(shí)，地基的承載力在65 kpa～125 kpa 間。

2 軟土地基處理技術(shù)在市政路橋施工中的應(yīng)用

2.1 水泥土攪拌樁與泡沫混凝土區(qū)域地基處理

水泥土攪拌樁是市政路橋施工中常使用的一種施工結(jié)構(gòu)，將水泥作為一種硬化劑，提高樁結(jié)構(gòu)周圍土體的硬化程度，并形成樁身[4]?；炷翑嚢铇恫灰擞糜谟姓系K物和難以處理的土層。在當(dāng)?shù)赝寥雷匀凰值陀?0%（含水分小于25%）或大于70%時(shí)，不宜進(jìn)行干燥處理。在寒冷地區(qū)進(jìn)行冬季施工時(shí)，要注意到負(fù)溫對(duì)其處理的影響[5]。攪拌樁必須嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行施工。在施工階段，根據(jù)圖紙的要求，進(jìn)行合理的放樣，攪拌樁和樁端的位置必須保持在90 cm 以內(nèi)。如果不能滿足這個(gè)條件，就需要調(diào)整樁位。在放樣定線完畢后，出具相關(guān)的審核報(bào)告，然后進(jìn)行驗(yàn)收。確定無差錯(cuò)后，進(jìn)行下一步的施工。樁機(jī)設(shè)備在將攪拌器固定到位的情況下，利用其具有步行裝置的固定位置。在確定攪拌器的位置后，繼續(xù)調(diào)整中。如果地面有很大的波動(dòng)，那么這個(gè)時(shí)候，就必須要有一個(gè)平衡系統(tǒng)，才能保證設(shè)備的穩(wěn)定。測(cè)量鉆桿的長度，確定鉆頭的直徑，確定設(shè)備的正確位置后，確定樁位[6]。由于不同區(qū)域土壤、不同的水泥品牌，混合的質(zhì)量也會(huì)有很大的差別。所以在正式進(jìn)行地基處理之前，就需要按照工程部提供的信息來進(jìn)行施工，經(jīng)過一段時(shí)間的保養(yǎng)后，再進(jìn)行詳細(xì)地分析，最終確定不同的施工參數(shù)和過程[7]。為保證工程質(zhì)量，在泥漿快要溢出來時(shí)，必須在30 min 內(nèi)噴出，直至泥漿達(dá)到樁的水平。尤其是在設(shè)計(jì)時(shí)，在考慮樁端承載力的時(shí)候，更是如此。當(dāng)然，如施工中因原因而停漿，則應(yīng)使攪拌器下沉到停漿點(diǎn)0.5 m 處，待注漿恢復(fù)后，再進(jìn)行噴漿，如停水3 h 以上，則應(yīng)將輸送管道拆除，妥善清潔，以防漿液凝固堵塞管道。

圖1 為泡沫混凝土地基處理示意圖，按照?qǐng)D1 所示的方式針對(duì)泡沫混凝土區(qū)域進(jìn)行地基處理，泡沫混凝土配制時(shí)，原料稱重精度應(yīng)控制在2%之內(nèi)。若泡沫混凝土構(gòu)件的長度過長，則應(yīng)視具體情況，設(shè)橫向變形縫，一般超過15 m 時(shí)，應(yīng)設(shè)置橫向變形縫間距為5 m～15 m。對(duì)某些結(jié)構(gòu)材料出現(xiàn)突然變化的地方，應(yīng)設(shè)變形縫，并填充相應(yīng)的材料，一般選用聚苯乙烯泡沫板或厚板，其厚度應(yīng)符合規(guī)定，聚苯乙烯泡沫板的厚度為20 mm ～30 mm，板材10 mm ～20 mm。若要澆筑到地下水位，必須向泡沫混凝土中加入防水劑等外部物質(zhì)。在完成澆筑后，按照預(yù)計(jì)的過程進(jìn)行交工驗(yàn)收。若對(duì)應(yīng)的市政路橋?yàn)檐浲翆?，則可采取這種方式實(shí)現(xiàn)對(duì)軟土的處理。

圖1 泡沫混凝土地基處理示意圖

2.2 軟土地基低能量強(qiáng)夯施工

在低能量強(qiáng)夯施工中，應(yīng)采取從輕到重、少擊多遍、循序漸進(jìn)的方法，以保證地基的整體結(jié)構(gòu)不會(huì)受到明顯的損傷。采用低能量的強(qiáng)夯法，使施工后的沉降提前結(jié)束。加固后的地基，上層為堅(jiān)硬的硬殼，下層是穩(wěn)固的土層，經(jīng)過處理后，地基強(qiáng)度高，抗壓性低。在選擇施工設(shè)備時(shí)，要求夯錘的重量應(yīng)當(dāng)在8 t～10 t范圍內(nèi)，起重設(shè)備必須具備良好的穩(wěn)定性，且可以借助脫鉤裝置實(shí)現(xiàn)其起落夯錘[8]。對(duì)于夯點(diǎn)的距離、夯擊次數(shù)、有效加固深度以及施加的能量均需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況計(jì)算得出。其中，有效加固深度可通過下述公式計(jì)算得出：

式中，h 代表低能量強(qiáng)夯施工有效加固深度，a 代表修正系數(shù)，通常情況下a 的取值在0.5～0.8 范圍內(nèi)；H 代表夯錘有效落距，Q 代表夯錘自身重量。

通常情況下，采用4 m×4 m 的夯點(diǎn)布設(shè)格式，將強(qiáng)夯處理的次數(shù)設(shè)置為8 次。圖2 為低能量強(qiáng)夯點(diǎn)布置圖。

針對(duì)部分需要重點(diǎn)夯實(shí)的區(qū)域，可采用圖3 所示的方式進(jìn)行滿夯布置。

按照?qǐng)D2 和圖3 所示的方式完成對(duì)夯點(diǎn)的布置，再結(jié)合圖3 完成強(qiáng)夯施工。

圖2 低能量強(qiáng)夯點(diǎn)布置圖

圖3 低能量強(qiáng)夯點(diǎn)滿夯布置圖

圖4 軟土地基低能量強(qiáng)夯示意圖

在進(jìn)行低能量強(qiáng)夯施工時(shí)，當(dāng)強(qiáng)夯機(jī)到達(dá)指定位置后，將其起吊高度調(diào)節(jié)到6.0 m，在1 000 kN·m 夯擊能量條件下，起吊夯錘夯擊地基，達(dá)到設(shè)計(jì)夯擊次數(shù)后，將強(qiáng)夯機(jī)移動(dòng)到下一個(gè)夯擊點(diǎn)，重復(fù)上述操作完成低能量強(qiáng)夯施工。

3 實(shí)證分析

以上述實(shí)例為例，對(duì)其進(jìn)行軟土地基處理，觀測(cè)處理前與處理后的沉降，見圖5。

圖5 處理前與處理后的軟土地基沉降

對(duì)道路中線、右側(cè)路肩與左側(cè)路肩沉降進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，統(tǒng)計(jì)結(jié)果，見表3。

表3 沉降結(jié)果統(tǒng)計(jì)（累加值）

4 結(jié)論

根據(jù)上述研究，得到以下幾個(gè)方面的結(jié)論。

（1） 根據(jù)圖5 處理前與處理后的軟土地基沉降可知，處理后的軟土地基沉降＜處理前的軟土路基沉降，說明本研究方法可以在施工中起到控制路基沉降、加固路基的綜合效果。

（2） 根據(jù)表3 沉降結(jié)果統(tǒng)計(jì)，道路中線沉降、右側(cè)路肩沉降、左側(cè)路肩沉降在七日后均為超過10 mm，即施工處理后的路基沉降不會(huì)對(duì)路橋工程整體質(zhì)量造成影響與干擾。證明本研究設(shè)計(jì)的方法可以有效提高工程施工質(zhì)量，保證施工后的項(xiàng)目可以達(dá)到預(yù)期規(guī)范。

（3） 在后續(xù)的研究中可從下述方面著手：根據(jù)工程沉降趨勢(shì)，進(jìn)行項(xiàng)目竣工后沉降量的預(yù)測(cè)，從而及時(shí)掌握工程在施工中存在的不足，以便于采取措施進(jìn)行沉降處理，降低由于沉降病害造成的工程質(zhì)量問題。