軟基處理技術(shù)在市政公路施工中的應(yīng)用

王媛

摘要：市政工程施工建設(shè)中，如何應(yīng)對(duì)軟土環(huán)境一直以來都是施工難點(diǎn)。通過運(yùn)用有效的軟土地基施工技術(shù)，可以通過技術(shù)方式改善軟土層結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，從而使其滿足施工要求。本文根據(jù)筆者工作實(shí)踐，結(jié)合實(shí)際案例，對(duì)軟基處理技術(shù)在市政公路施工中的應(yīng)用進(jìn)行了分析和探討。

關(guān)鍵詞：軟基;處理;技術(shù);市政;公路;施工

1概況

位于某市政道路為所在城市主干道，設(shè)計(jì)寬度50m，工程范圍內(nèi)地層由上至下依次為4.0～5.0m厚的夾粉砂薄層流塑狀淤泥質(zhì)粉黏土層，6.0～7.0m厚的流塑狀局部含砂淤泥層，9.0～10.5m厚的軟塑～可塑狀粉質(zhì)黏土層，厚5.0～6.0m的稍密～中密黏土層。地下水以淺部和深部孔隙水為主，潛水量少，且地下水水位在降雨及氣候變化的影響下變幅較大，并對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)無腐蝕性。本市政工程地基內(nèi)雜填土結(jié)構(gòu)疏松，且淤泥質(zhì)土均呈軟塑～流塑狀，粉砂細(xì)砂飽和松散，無法滿足路基結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性要求。為提升土基強(qiáng)度及變形模量，保證路基結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，在進(jìn)行路面施工前必須加強(qiáng)軟基處理。

2施工方案設(shè)計(jì)

2.1加固方式選擇

考慮到本市政工程軟基雜填土孔隙率較大，可灌注性良好，因此可以采用灌漿加固處理措施，通過灌漿施工使水泥或其他加固性漿體滲透、充填、壓密擴(kuò)展后在軟弱地層中形成漿脈。考慮到本市政工程軟基中土體分布不均勻，采用鉆孔方式向其軟基土層中施壓并灌入事先制備好的漿液，可通過漿液的向外擴(kuò)張作用形成圓柱狀漿體結(jié)構(gòu)，擠壓充填周圍軟基，并使?jié){體四周的軟基在剪切破壞作用下形成塑性變形區(qū)域，而距離漿液較遠(yuǎn)的土體則表現(xiàn)為塑性變形，使整個(gè)軟基密度顯著提升。與此同時(shí)，通過灌漿加固還能進(jìn)一步滲透土體裂縫，并隨既有裂縫結(jié)構(gòu)而在軟基土層中形成錯(cuò)綜復(fù)雜且薄厚不一的片狀、塊狀、條狀漿體，待其充分固結(jié)硬化后形成樁柱體。這種樁柱體和壓密的地基土便構(gòu)成復(fù)合地基，能有效控制軟基進(jìn)一步沉降，提升市政道路路基結(jié)構(gòu)的承載力與穩(wěn)定性。

2.2灌漿參數(shù)確定

2.2.1灌漿段

按照設(shè)計(jì)，灌漿加固后本市政工程軟基雜填土、淤泥質(zhì)土、粉細(xì)砂及復(fù)合地基承載力應(yīng)分別達(dá)到130kPa、100kPa、110kPa和130kPa。本工程雜填土均質(zhì)性差、孔隙率變化大、理論耗漿量難確定，為保證灌漿施工效果，對(duì)于雜填土不能單純通過理論耗漿量予以控制，并將本工程灌漿段劃分為雜填土段和淤泥質(zhì)土、粉細(xì)砂段兩個(gè)部分。漿液采用按兩種配方制備的純水泥漿，兩個(gè)灌漿段漿液設(shè)計(jì)水灰比分別為0.5和0.75，考慮到局部孔隙率較大的雜填土段所需漿液量較大，應(yīng)通過水泥∶細(xì)砂∶拌和用水=1∶1∶0.75的水泥漿液灌注以控制灌漿量。

2.2.2灌漿孔孔距

因本市政工程軟基雜填土均質(zhì)性差、孔隙率和滲透系數(shù)難控制，故漿液擴(kuò)散半徑也無法通過理論公式確定，結(jié)合類似工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)將漿液擴(kuò)散半徑暫定為1.5m，并根據(jù)本工程現(xiàn)場灌漿試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行進(jìn)一步調(diào)整優(yōu)化。

2.2.3灌漿壓力

考慮到注漿壓力主要受土體容重、初始應(yīng)力、孔深、注漿施工次序等因素的影響，且本工程軟基土體相關(guān)參數(shù)變化大、確定困難，因此灌漿壓力主要通過灌漿試驗(yàn)予以確定。試驗(yàn)得出的兩個(gè)灌漿段灌漿壓力分別為0.1～0.2MPa和0.3～0.4MPa，并應(yīng)根據(jù)灌漿施工實(shí)際進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整和優(yōu)化。

3灌漿加固處理技術(shù)的應(yīng)用

3.1施工工藝

在正式施工開始前必須嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求準(zhǔn)備施工機(jī)械機(jī)具和材料到場，并按照灌漿試驗(yàn)所確定出的施工參數(shù)進(jìn)行注漿孔位、排位測放，調(diào)整注漿壓力，確定漿液擴(kuò)散半徑等，完成施工準(zhǔn)備后按照“鉆孔→下注漿管并封堵孔口→漿液攪拌并灌注→漿液凝結(jié)成孔”的次序施工。鉆孔施工采用Ф110mm鉆頭及沖擊成孔的方式鉆進(jìn)，在本工程雜填土軟基段鉆進(jìn)時(shí)為避免出現(xiàn)孔壁不穩(wěn)，應(yīng)同時(shí)下入導(dǎo)管護(hù)壁;在淤泥質(zhì)粉土、粉細(xì)砂土段鉆進(jìn)時(shí)除應(yīng)下入導(dǎo)管護(hù)壁外還應(yīng)通過撈砂筒取砂成孔。將長度0.8～1.2m且下端封口的孔徑Ф8.0mm的花管設(shè)置在灌漿管下端，為防止流沙涌入花管影響灌漿施工，還應(yīng)按設(shè)計(jì)要求將一層軟橡皮捆扎在花管外壁。待成孔至設(shè)計(jì)深度后下灌漿管，并將水泥袋放入孔底接觸孔壁起到包裹灌漿管的目的。先將設(shè)計(jì)水量注入攪拌筒內(nèi)，開動(dòng)攪拌機(jī)后再分?jǐn)?shù)次加入強(qiáng)度等級(jí)42.5的普通硅酸鹽水泥，拌和3～5min后將漿液過濾網(wǎng)漏入儲(chǔ)漿筒。灌漿時(shí)采用封閉孔口后由上至下的分段式灌注至設(shè)計(jì)孔深。注漿段具體長度主要根據(jù)本工程軟基中的雜填土、淤泥質(zhì)粉土、粉細(xì)砂等土層厚度確定，并按照2～3次升壓方式控制注漿壓力。灌漿施工過程中若出現(xiàn)冒漿等問題，必須調(diào)低注漿壓力，并增大漿液黏稠度，同時(shí)將單位時(shí)間內(nèi)的吸漿量嚴(yán)格控制在30～40L/min以內(nèi)以進(jìn)行限量注漿，如果上述措施不奏效，則應(yīng)立即停灌，在漿液中按設(shè)計(jì)要求摻砂或水玻璃提升漿液黏稠度，并等15～20min后再恢復(fù)灌注。注漿結(jié)束30min后將孔口封堵物全部取出，再將砂石投入注漿孔內(nèi)直至水穩(wěn)層頂面，24h后補(bǔ)灌水灰比0.5的漿液并漿液頂面與水穩(wěn)層頂面齊平后結(jié)束施工。

3.2施工效果

檢驗(yàn)本市政工程532個(gè)注漿孔，孔段總長度2948.2m，耗費(fèi)漿液量910.82t，平均每孔注漿量1.712t，且第Ⅰ序孔耗漿量大于第Ⅱ序孔。根據(jù)總注漿量和單位孔注漿量數(shù)據(jù)來看，軟基土體孔隙率大幅度降低，加固施工效果優(yōu)良。

3.2.1靜載試驗(yàn)待

本工程施工結(jié)束15d后，選擇有代表性的5個(gè)孔位進(jìn)行0.5m2復(fù)合地基壓板靜載試驗(yàn)，并待軟基頂面單點(diǎn)載荷量超出140kN后停止加載，所得到的實(shí)際沉降量最大值為7.25～9.50mm，沉降量均值為8.35mm。靜載試驗(yàn)結(jié)果表明，試驗(yàn)孔位地基土并未達(dá)到極限破壞狀態(tài)，且注漿加固后的復(fù)合地基實(shí)際承載力達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。

3.2.2鉆孔取芯

在施工結(jié)束半個(gè)月后選擇12個(gè)孔位進(jìn)行標(biāo)貫試驗(yàn)和探槽開挖鉆孔取芯檢驗(yàn)，其中6個(gè)檢測孔與灌漿點(diǎn)相距0.5m，另外6個(gè)測孔與灌漿孔相距1.0m。鉆芯取樣結(jié)果顯示，本市政工程雜填土注漿加固后存在較多的水泥結(jié)石，且結(jié)石大多與周圍土體緊密膠結(jié);而淤泥質(zhì)土體內(nèi)水泥結(jié)石大多呈團(tuán)塊狀。對(duì)所取芯樣進(jìn)行土工試驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，原先松散的軟土密實(shí)度顯著增加，狀態(tài)也從未加固處理的松散狀轉(zhuǎn)變?yōu)槟z結(jié)密實(shí)狀。標(biāo)貫試驗(yàn)所提供的數(shù)據(jù)表明，注漿加固后的雜填土平均擊數(shù)12.1擊且密實(shí)度優(yōu)良，粉細(xì)砂土擊數(shù)從5擊增加至15擊后承載力也從100kPa增大至155kPa。探槽開挖剖面顯示的雜填土體結(jié)構(gòu)中水泥結(jié)石主要呈片狀、帶狀和條狀，平均厚度在2.0～5.5cm之間，共同構(gòu)成路基硬殼結(jié)構(gòu)。

4結(jié)語

通過本文對(duì)某市政工程軟基灌漿加固技術(shù)的分析表明，灌漿加固技術(shù)在處理市政道路軟土地基方面技術(shù)上可行，經(jīng)濟(jì)上合理，并能有效提升軟土地基的承載力和穩(wěn)定性。灌漿加固施工技術(shù)成功的關(guān)鍵在于灌漿方案設(shè)計(jì)及施工參數(shù)確定是否合理，灌漿施工參數(shù)的確定困難而復(fù)雜，通過現(xiàn)場灌漿試驗(yàn)確定出參數(shù)理論取值后還必須結(jié)合工程實(shí)際進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化。本市政工程軟基灌漿加固施工效果檢驗(yàn)結(jié)果表明，灌漿范圍內(nèi)的雜填土、淤泥質(zhì)粉土及粉細(xì)砂等軟基土體孔隙均得到有效填充、擠密和置換，路基承載力顯著提升，沉降也得到有效控制。

參考文獻(xiàn)：

[1]常鵬，王亞.試論市政道路施工中軟基加固技術(shù)[J].居舍，2020（35）：37-38.

[2]高雪松.市政道路工程軟土路基施工技術(shù)探討[J].中阿科技論壇（中英文），2020（12）：62-65