軟土地基加固方法探討

摘要：軟土地基加固可預(yù)防路基下沉和橋頭跳車。在軟土路基處理中，要進(jìn)行詳細(xì)周密的地質(zhì)調(diào)查和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，根據(jù)不同的地質(zhì)條件和設(shè)計(jì)要求確定不同的處治方案。文章通過對(duì)濟(jì)祁高速軟土地基幾種加固處理方法的介紹，提出了不同軟土地基條件下采取不同的處治方案，能達(dá)到既經(jīng)濟(jì)、又實(shí)用的效果。

關(guān)鍵詞：軟土地基；地基加固方法：路基下沉；橋頭跳車；高速公路 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：U213 文章編號(hào)：1009-2374（2015）27-0096-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.27.050

軟土地基加固在高速公路建設(shè)中是經(jīng)常遇到的課題，各地采取的方法不盡相同，但目的是一樣的，就是防止路基下沉以及預(yù)防橋頭跳車。從施工過的其他項(xiàng)目來看，由于施工環(huán)節(jié)管理的問題，造成地基處理失敗或未達(dá)到預(yù)期效果的工程也不少見，因此，軟基加固施工必須確保施工質(zhì)量，科學(xué)地做好施工組織設(shè)計(jì)，加強(qiáng)工地技術(shù)管理，嚴(yán)格按照有關(guān)操作規(guī)程實(shí)施，認(rèn)真做好工程質(zhì)量檢查和驗(yàn)收工作。

1 軟基加固要解決的問題

（1）對(duì)地質(zhì)資料、土工試驗(yàn)的詳細(xì)檢查，對(duì)設(shè)計(jì)圖和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的調(diào)查研究；（2）室內(nèi)試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)；（3）施工現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)和觀測(cè)數(shù)據(jù)收集；（4）反復(fù)分析、驗(yàn)證設(shè)計(jì)、監(jiān)測(cè)工程安全。

2 軟基加固施工前應(yīng)完成的工作

（1）收集、熟悉有關(guān)圖紙、沿線工程地質(zhì)報(bào)告，土工試驗(yàn)報(bào)告和地下管線或構(gòu)造物的布置資料；（2）編制可實(shí)用、操作性強(qiáng)的施工組織設(shè)計(jì)或施工大綱；（3）對(duì)進(jìn)場(chǎng)的原材料、半成品、成品的檢驗(yàn)；（4）施工機(jī)械設(shè)備的調(diào)試；（5）現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)樁的試驗(yàn)及總結(jié)

報(bào)告。

3 軟土地區(qū)可采取的方法

（1）橋梁跨越：當(dāng)路堤較高、人多地少、軟土地基承載力很低的情況下，采用高架橋跨越具有一定的優(yōu)越性；（2）減輕路基荷載：主要措施是采用輕質(zhì)填料，如采用粉煤灰、輕質(zhì)材料填筑路堤。粉煤灰的濕密度比一般土料低25%左右，減輕荷載降低對(duì)地基承載力的要求，可以減少工后沉降；（3）工后修補(bǔ)：在能夠滿足地基穩(wěn)定性要求的前提下，允許產(chǎn)生較大的工后沉降和不均勻沉降，通過工后沉降對(duì)路堤路面進(jìn)行不斷修補(bǔ)；（4）地基處理：常采用方法可分為土性改善和復(fù)合地基兩類；（5）綜合處理。

4 濟(jì)祁高速永城段軟土地基加固的方法

4.1 石灰樁

由于生石灰對(duì)軟土地基的物理、化學(xué)作用，使軟土的特性產(chǎn)生有利于土壤強(qiáng)度增強(qiáng)，穩(wěn)定性增大。因其消解吸水反應(yīng)，從而降低土壤的含水量，在消解過程中體積膨脹，對(duì)樁周邊產(chǎn)生側(cè)壓力，擠壓軟土形成復(fù)合地基，使得地基承載力提高。在經(jīng)濟(jì)條件許可下，生石灰樁的樁徑宜小，樁根數(shù)宜多，用以發(fā)揮其吸水、擠密以及火山灰反應(yīng)。

濟(jì)祁高速永城段K84+050～K84+2400段，采用間距為50cm、深度為100cm、樁徑為15cm梅花型布置的石灰樁加固處理方案效果較好。施工時(shí)采用人工挖孔，填充粒徑為0～50mm的生石灰塊，振搗飽滿密實(shí)，樁口采用黏土封實(shí)。

4.2 生石灰拌和表層軟土（淺層處理）

生石灰與軟土拌和后，使軟土的性質(zhì)起著根本性的變化，形成一個(gè)整體的板結(jié)層，增強(qiáng)其地基承載力。當(dāng)用生石灰做淺層處理時(shí)要對(duì)對(duì)象土的初期含水量進(jìn)行測(cè)定，生石灰混合料通過試驗(yàn)確定，一般在5%～15%之間選擇。處理的步驟：（1）在待處理的道路邊線之外開挖排水溝。其深度一般在60cm左右，以排除表層積水，整平表面坑洼，疏干其積水；（2）按要求處治的深度及生石灰混入率，在待處理的軟土地基上均勻鋪上生石灰。生石灰的粒徑以0～30mm為宜。當(dāng)處治深度在20cm左右時(shí)，一般采用后鏵犁配以圓盤耙進(jìn)行拌和，宜采用拖拉機(jī)后帶封閉罩的旋轉(zhuǎn)型灰土拌和機(jī)進(jìn)行攪拌。

在拌和中，對(duì)拌和深度及均勻性方面需加以檢查，對(duì)生石灰的含量宜采用酸堿試液或滴定法進(jìn)行判斷和檢測(cè)。外觀要求色澤均勻一致。當(dāng)拌和作業(yè)結(jié)束后，按照先輕后重的原則選擇碾壓機(jī)械，以提高混合料的密度并增強(qiáng)其化學(xué)反應(yīng)。濟(jì)祁高速永城段K86+800～K86+000段路基，清表后填前無法振動(dòng)碾壓，采用生石灰拌和表層軟土法處理，處治深度為25cm，生石灰混入率為8%，用鏵犁配合小型寶馬路拌機(jī)進(jìn)行拌和。

4.3 深層攪拌法

深層攪拌法是用于加固飽和軟黏土地基的一種新方法，它利用水、干粉（生石灰粉、水泥干粉等）材料作為主要固化劑，通過深層攪拌機(jī)械，在地基深處將軟土和固化劑（漿液或粉體）強(qiáng)制攪拌，利用固化劑和軟土之間一系列的物理化學(xué)反應(yīng)使軟土硬結(jié)成具有整體性、水穩(wěn)定性和一定強(qiáng)度的符合使用要求的地基。深度攪拌法分為濕噴和干噴兩大類：（1）濕噴：此法為從不間斷回轉(zhuǎn)的中空軸或葉片的端部向周圍已被攪松的土中噴射水泥漿、經(jīng)葉片攪拌而形成水泥土樁；（2）干噴：此法是利用壓縮空氣向軟土輸送和噴射干粉，利用干粉與土拌和而發(fā)生化學(xué)反應(yīng)、改善土質(zhì)提高地基的強(qiáng)度。

兩種方法的特點(diǎn)如下：（1）干噴法在軟土中能夠吸收較多的水分有利于地基土密實(shí)的提高，對(duì)含水量較高的黏土特別適用。濕噴法要從漿液中帶進(jìn)較多的水分對(duì)地基加固不利；（2）干噴法初期強(qiáng)度高，對(duì)快速填筑路堤有利，而濕噴法初期強(qiáng)度較低；（3）干噴法因?yàn)橐苑垠w直接在土中進(jìn)行攪拌不易攪拌均勻，而濕噴以漿液注入土中易攪拌均勻；（4）干噴法因?yàn)樯婕皻夤虄上嗔髁?，粉量及均勻性難以控制，濕噴法中漿液噴劑的液態(tài)容易控制；（5）摻入一定量的石膏、三乙醇胺等外摻劑對(duì)水泥強(qiáng)度有增強(qiáng)的作用。干噴法在施工中摻入另一種粉體比較困難，而濕噴法只要把外摻劑倒入攪拌池混合成漿液很容易摻入土中，不管是加粉體或液體都可以，而且方便；（6）因?yàn)闈駠姅嚢璞容^均勻，打到深部時(shí)擠壓泵能自動(dòng)調(diào)整壓力，在一般情況下都能注漿于軟土中，所以下部樁質(zhì)量能與上部基本一致。以上兩種方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，針對(duì)具體情況采用較為合理的。完成一定工作范圍內(nèi)的深層攪拌樁后，要進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)。檢驗(yàn)項(xiàng)目包括固化材料用量、樁體垂直度、樁位偏差、樁長(zhǎng)、樁徑、樁身完整性、樁身抗壓強(qiáng)度。其檢驗(yàn)允許偏差及頻率應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求及有關(guān)施工技術(shù)規(guī)范。

如濟(jì)祁高速永城段K90+100～K90+430段路基，填土高度低于80cm需對(duì)路基基礎(chǔ)做特殊處理，由于該路基基礎(chǔ)為軟塑至流塑狀的粉性土（粉細(xì)沙），采用干噴射攪拌法進(jìn)行加固處理，樁徑為50cm、樁間距為120cm、樁長(zhǎng)為400cm梅花型布置，所用水泥采用42.5號(hào)普通硅酸鹽水泥，其摻入量為被加固土重的15%，施工中采用間隔跳打的方式，復(fù)攪長(zhǎng)度3m，樁頭預(yù)留鑿樁長(zhǎng)度為50cm。按樁數(shù)的5%采用低應(yīng)變反射波法檢測(cè)樁身缺陷及其位置，判定樁身完整性類別，按樁數(shù)的0.2%采用鉆孔取芯對(duì)樁身抗壓強(qiáng)度進(jìn)行試驗(yàn)，取樣位置為樁頂下0.5m、1.5m和3m處。

4.4 碎石樁法

用擠密碎石樁法在高含水量的軟弱粒性土中，形成大直徑的密實(shí)碎石樁。除起到排水固結(jié)作用以外，還起到樁的作用，防止地基滑動(dòng)。它可以提前完成剩余沉降，減少差異沉降。碎石樁所用填料，應(yīng)由未風(fēng)化的干凈礫石或軋制碎石而成，粒徑宜為20～50mm，含泥量應(yīng)不大于10%。

施工中應(yīng)根據(jù)制樁試驗(yàn)成果嚴(yán)格控制水壓、電流和振動(dòng)器在固定振動(dòng)位置留振動(dòng)時(shí)間。

填料要分批加入，不宜一次加料過量，原則上要“少吃多餐”，保證試樁標(biāo)定的裝料量，一般制作最深樁體時(shí)填料偏多，每一深度的樁體在未達(dá)到規(guī)定的密實(shí)電流時(shí)應(yīng)繼續(xù)加料，繼續(xù)振實(shí)，嚴(yán)格防止“斷樁”和“頸縮樁”的發(fā)生。碎石樁的質(zhì)量控制一般采用貫入值和灌碎石量的壓入值來進(jìn)行。

濟(jì)祁高速永城段K92+463洪侯互通式立交主線橋臺(tái)后地基處理，K92+141芒山通式立交A匝道橋臺(tái)后地基處理等，均采用樁徑為50cm、樁長(zhǎng)為800cm、樁間距為140cm或180cm的碎石樁法進(jìn)行處理。

4.5 拋石擠淤法

拋石擠淤法用在常年積水的洼地、水塘，排水困難，地基為軟弱土壤，承載力極小的路段。采用拋石擠淤，其地質(zhì)條件除土壤接近流塑、承載力極小外，一般是厚度較薄，不大于4m，其下有較硬的承載層，表面沒硬殼層，所拋片石能沉達(dá)底部。

拋石擠淤應(yīng)按照路堤端面及所處的地形進(jìn)行施工。一般情況下，應(yīng)從路堤的中部開始，使中部先從積水洼地露出之后，在漸漸向兩側(cè)擴(kuò)展，以使淤泥向前及兩側(cè)擠出。當(dāng)軟土或泥沼底面有較大橫坡時(shí)，拋石則應(yīng)從較高的一側(cè)向較低的一側(cè)擴(kuò)展，同時(shí)在較低的一側(cè)宜多拋填，使所筑路堤處于穩(wěn)定狀態(tài)。在片石拋出水面之后，宜用強(qiáng)力振實(shí)設(shè)備進(jìn)行振實(shí)，使片石落位穩(wěn)定。然后再以穩(wěn)定的片石層上鋪填一層碎石，再次進(jìn)行強(qiáng)力振實(shí)和碾壓，使碎石嵌入片石縫中，反復(fù)進(jìn)行，以使填石密實(shí)。此層完成之后，按設(shè)計(jì)要求及一般路堤施工方法進(jìn)行路堤的填筑。如濟(jì)祁高速永城段K91+017～K91++112、K93+861～K93+985、K95+655～K95+713段路線穿過水塘，采用拋石擠淤法進(jìn)行加固處理，下面采用拋片石，高出正常水面，用強(qiáng)力振實(shí)設(shè)備進(jìn)行振實(shí)，使片石落位穩(wěn)定。在已穩(wěn)定的片石層上平鋪一層50cm厚（分兩層）的級(jí)配碎石，用振動(dòng)壓路機(jī)進(jìn)行碾壓，使之密實(shí)，然后按規(guī)范要求分層進(jìn)行回填，效果較好。

5 結(jié)語

在軟土路基處理中，首先要進(jìn)行詳細(xì)周密的地質(zhì)調(diào)查、現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，根據(jù)不同的地質(zhì)條件和設(shè)計(jì)要求確定不同的處治方案，能達(dá)到事半功倍的效果。

參考文獻(xiàn)

[1] 交通部第一公路勘察設(shè)計(jì)院.公路軟土地基路堤設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范（JTJ017-96）[S].北京：人民交通出版社，1996.

[2] 編委會(huì).公路路基施工新技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范[S].北京：中國(guó)科技文化出版社，2012.

作者簡(jiǎn)介：李興華（1979-），男，河南商丘人，供職于商丘市柘城縣公路管理局，研究方向：交通工程。

（責(zé)任編輯：秦遜玉）