軟基加固施工技術在市政道路施工中的應用

摘要：市政道路施工中，軟土路基對施工質(zhì)量具有較強的危害性，在項目施工中，必須根據(jù)軟土特性，結合技術優(yōu)勢和實際條件，選擇合適的軟基處理方式，確保路基能夠保持足夠強度，有效提升路基穩(wěn)定性。本文在明確市政道路軟基特征及危害的基礎上，說明雙向水泥攪拌樁法、真空聯(lián)合堆載預壓法、塑料排水板處理等技術應用要點，以此為市政道路路基施工方案設計提供參考，以有效提升工程項目施工質(zhì)量。關鍵詞：市政道路；軟基加固；施工要點市政道路軟土路基施工技術選擇，需要以改善軟土性能、提高軟基承載力、減少地基沉降為根本出發(fā)點，需要在考慮技術應用成效的同時，減少施工作業(yè)對周邊環(huán)境的影響，實現(xiàn)施工成本的有效控制。當前軟基加固施工中，技術類型更加多樣化，處置技術日臻完善，但是在技術標準建設方面還較為滯后，因此在施工過程中，必須強化對施工組織和技術優(yōu)化的重視程度，有效提升施工技術水平，推動軟基加固效果不斷提升，為項目施工質(zhì)量控制奠定良好基礎。一、市政道路軟基特征及危害（一）市政道路軟基特征軟土是指在市政道路項目建設中，受靜力或緩慢流水環(huán)境影響，形成的以細顆粒為主要成分的地基類型，在沿海地區(qū)、西北黃土地區(qū)都有較為廣泛的分布。在工程項目施工中，淤泥、泥炭、沖填土、雜填土及飽和含水黏性土等，通常都被稱為軟土。在市政道路項目施工中，軟土路基具有如下特征：一是工程性質(zhì)差別大，由于軟土分布廣泛，軟土成因多樣，土質(zhì)存在較大差別，因此具體至不同工程項目中，軟土工程性質(zhì)有較大差別。二是天然含水量較大，通常在40%～70%之間，飽和度達到90%以上，且會隨液限升高而升高，導致處理過程中固結較慢。三是具有較強觸變性，在土性發(fā)生改變時，顆粒之間的作用力也會變化，在擾動作用下導致土層強度下降，并在平穩(wěn)中發(fā)展。四是孔隙比大、壓縮率高、抗剪強度低，較為容易產(chǎn)生應力集中現(xiàn)象，在后期運營時極容易出現(xiàn)不均勻沉降。（二）市政道路軟基危害市政道路施工中，軟土路基是較為常見的地質(zhì)結構，對工程施工質(zhì)量具有顯著影響，在施工技術體系應用中，必須根據(jù)實際情況來分析軟基危害，選擇合適的加固技術，為后續(xù)施工奠定良好基礎。首先是軟土路基強度較差、承載力不足、壓縮系數(shù)較高，在施工中易出現(xiàn)不均勻沉降現(xiàn)象，在處理不到位的情形下，必然會對市政道路項目整體質(zhì)量產(chǎn)生影響。其次是軟土路基在運行過程中，會在長期外部載荷作用下出現(xiàn)較為嚴重的基礎變形，對上部結構質(zhì)量產(chǎn)生顯著影響。最后是軟土路基中通常含有大量的負電荷，會對施工效果產(chǎn)生影響，在處理不當?shù)那樾蜗?，也會影響市政道路后期使用壽命。在軟土路基加固處理不到位的情形下，會導致道路在后期使用中出現(xiàn)不同程度的坍滑或沉陷現(xiàn)象，導致路面沉降不均，甚至可能會導致嚴重的交通事故發(fā)生，因此在施工管理中，必須強化對軟土路基加固處理的重視程度，選擇合適的處理技術，以有效規(guī)避危害現(xiàn)象發(fā)生。二、軟基加固技術類型及應用要點（一）雙向水泥攪拌樁法1.原理及優(yōu)勢雙向水泥攪拌樁是在傳統(tǒng)單向水泥攪拌樁的基礎上，利用同心雙軸鉆桿上焊接的兩組螺旋葉片，在雙動力系統(tǒng)作用下，同時在正、反兩個方向旋轉攪拌水泥土的工藝類型。利用相逆的攪拌作用，在攪拌作業(yè)時，能夠?qū)⑺酀{控制在兩組葉片之間，在提升攪拌均勻性的同時，有效規(guī)避傳統(tǒng)工藝中存在的漿液上冒問題。雙向水泥攪拌樁施工中，正反兩個葉片同時動作，還能夠相互抵消葉片的水平剪力，避免鉆桿的左右擺動現(xiàn)象，有效提升樁體垂直度，盡量減少對樁體周圍土地的擾動作用。雙向水泥攪拌樁法成樁加固深度能夠達到20m，對地質(zhì)結構復雜的軟土路基具有良好的處理效果。2.施工工藝雙向水泥攪拌樁施工前，需要做好施工參數(shù)方面的準備，樁位采用等邊三角形方式布置（如圖1所示）。根據(jù)規(guī)范要求和現(xiàn)場勘察數(shù)據(jù)，合理確定樁徑、平均樁長、樁間距；選用合適標號的水泥，確定水泥用量、樁身28d無側限抗壓強度；做好原材料質(zhì)量檢測，并做好成樁過程中參數(shù)檢測準備。在將施工場地清表整平后，依照如下流程進行施工：第一，樁位測量放樣，依照圖紙和現(xiàn)場情況確定樁位圖，施打范圍確定為兩側人行道外邊緣放坡線0.5m以外。第二，水泥抽樣檢測，由質(zhì)檢人員做好抽檢，為后期解決工藝和質(zhì)量問題提供參考依據(jù)。第三，現(xiàn)場試樁，根據(jù)軟土性質(zhì)驗證技術參數(shù)合理性，并根據(jù)試樁結果進行調(diào)整。第四，采用“兩噴四攪”方式進行樁體施工，在鉆進至設計深度并確認水泥漿已經(jīng)到達樁底時，開始進行提桿作業(yè)。提桿速度通?？刂圃?.8m/min～1.2m/min為宜，采用同步提升、噴漿、攪拌方式進行處理，確保水泥漿與被加固軟土達到充分拌合。鉆桿提升至工作基面下部20cm位置時，應當將噴漿機關閉并進行重復攪拌下鉆，再反轉提升攪拌至地表位置，以確保整體攪拌達到良好均勻度。第五，養(yǎng)護及回填，依照設計要求，參照現(xiàn)場環(huán)境條件進行養(yǎng)護，在養(yǎng)護驗收合格中，進行下一步回填處理。3.質(zhì)量控制要點在雙向水泥攪拌樁工藝應用中，為確保施工質(zhì)量得以有效控制，應當做好如下方面質(zhì)量控制：一是嚴格做好成樁試驗，準確設定攪拌機運行速度、噴漿壓力及單位時間噴漿量等技術參數(shù)，為現(xiàn)場施工提供準確依據(jù)。二是利用導向架做好調(diào)整控制，將地面垂直度控制在1.5%以內(nèi)，起吊設備平整度控制在5cm以內(nèi)，以有效保障樁身垂直度。合理設定水泥漿液配合比，制備過程中需將水泥用量誤差控制在1%以下，并加入適量混凝劑，避免在成樁前初凝。三是由專人做好攪拌樁鉆桿下沉和提升時間，將各項操作時間誤差控制在5s以內(nèi)，根據(jù)實際情況動態(tài)調(diào)整時間間隔，確保水泥漿能夠完全到達樁底位置。四是合理做好復攪，如由于現(xiàn)場條件限制無法一次完成，二次噴漿樁身應當重疊0.3m～0.5m，復攪需重疊1.0m以上，以確保水泥漿與軟土能夠達到攪拌均勻性[1]。五是在停漿而無法連續(xù)作業(yè)時，需將樁機鉆頭下沉至停漿面0.5m以下，待恢復正常后再噴漿提升，停漿時長應當控制在3h以內(nèi)，如超出要求，則應當及時將攪拌樁拆除，并清洗輸漿管。如在12h無法進行補漿，則應當做報廢處理。如進行補漿，則樁身重疊長度需大于1.0m，以確保成樁質(zhì)量達到設計要求。六是輸漿管長度應當控制在60m為宜，最長不得超出80m[2]。施工過程中，如鉆頭直徑磨耗量超過1cm，需及時更換，鉆頭直徑不大于設計樁徑3cm，避免樁身出現(xiàn)成型不良問題。（二）真空聯(lián)合堆載預壓法1.前期準備真空聯(lián)合堆載預壓法在較為深厚的軟土地基中具有較好的處理效果，利用真空預壓和堆載預壓相結合，有效提升軟土地基穩(wěn)定性，加固處理示意圖如圖2所示。在施工作業(yè)前，應當依照施工要求和地質(zhì)情況，將場地平整為中間略高、四周略低、坡度3%以內(nèi)。砂礫墊層通常是使用中粗砂填充，雜質(zhì)含量在4%以內(nèi)，不得出現(xiàn)石塊等硬物。砂礫層厚度在35cm左右，在塑料排水板打設后，再鋪設15cm的砂礫墊層。2.施工工藝真空堆載預壓法工藝主要包括三個流程：一是打設塑料排水板，滿足排水要求。所選擇的塑料排水板，芯板和濾膜技術參數(shù)要符合設計要求，并能夠滿足成本控制要求。在施工中還應當選擇合適的施工機械，確保施工效率和施工進度得以有效控制。在打設時應當做好插板機垂直度控制，如放樣后作業(yè)時間間隔加長，需重新套管投點定位，避免位置偏差較大對施工質(zhì)量產(chǎn)生影響。二是真空預壓，合理布置真空管道，確保真空負壓傳遞均勻性。根據(jù)地質(zhì)情況合理確定真空管道埋深，使用黏土密封墻做好土體密封處理，避免對預壓效果產(chǎn)生影響。在抽真空過程中，需要用水做好密封墻養(yǎng)護，在砂礫層上鋪設密封膜，確保真空預壓效果。三是堆載預壓，在真空預壓施工滿載30d，真空穩(wěn)壓達到80kPa后，開始進行堆載預壓，不能出現(xiàn)過早或過晚現(xiàn)象，避免出現(xiàn)路基失穩(wěn)現(xiàn)象[3]。堆載預壓應當采用分級形式進行，先是布置合適厚度的細料，在沉淀后再進行第二次堆載。每層堆載完成后，都應當使用壓路機進行靜壓，確保壓實度達到設計要求后，再進行下一層堆載。3.效果檢測真空堆載預壓法本質(zhì)上是將土體固結，以此實現(xiàn)對軟土路基的有效加固，因此在施工作業(yè)中，應當采取土體取樣檢測方式，確保加固效果達到設計要求。檢測內(nèi)容主要是相應部位和深度土體的含水率，確保含水率滿足后續(xù)施工要求。在施工作業(yè)中，需要在合適位置布置孔隙壓力傳感器、深層分層沉降儀、地表沉降儀等檢測設備，根據(jù)觀測參數(shù)變化，分析地基的固結度、沉降量變化情況等，并在施工完成后確定合理的卸載時間。在當前研究中，還有使用有限元模型對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行分析的方法，能夠更為精準地分析軟基加固效果影響因素，優(yōu)化施工工藝，有效提升施工質(zhì)量。（三）塑料排水板處理技術1.施工準備塑料排水板法既可以單獨應用，又可以與真空聯(lián)合堆載預壓法等結合應用，在市政道路軟土路基處理過程中具有良好應用成效。在正式施工前，需在施工場地合適位置開挖排水溝，將現(xiàn)場上層淤泥水、浮漿等清理干凈，做好雜物清理直至達到平整要求位置。參照圖紙確定施工范圍，制定施工方案，確定施工流程。在完成測量放樣、溝槽開挖、底部鋪設砂礫墊層并壓實后，合理確定排水板布孔位置。做好機械設備和輔助設施準備，將排水帶安裝到位并做好處理，沉管插入土體合適位置后，將套管拔起。鋪設土工布、頂砂層并做壓實處理，為正式施工奠定堅實基礎。2.施工工藝市政道路軟土路基加固處理中，塑料排水板處理工藝，主要包括如下幾個流程：第一，鋪設砂礫排水墊層，在做好前期準備后，采用大型機械與小型機械相結合方式進行鋪設，砂礫整體厚度應當控制在300mm以內(nèi)，最大粒徑＜500mm，小于0.5mm的粒徑含量控制在12%以下，小于5mm的粒徑含量控制在35%以下。根據(jù)現(xiàn)場地基情況，選擇合適的壓實處理方法，以確保滲透系數(shù)控制在1×102cm/s左右為準。第二，插入塑料排水帶，插帶機應當由專人操作，確保在壓力作用下，能夠?qū)⑼翆觾?nèi)水分擠壓處理，并經(jīng)由濾膜進入板芯內(nèi)，順溝槽排除。要做好排水帶安裝和固定，禁止采用搭接法進行連接，合理采取沉管措施，控制插入速度。在入土達到設定值后，將套管緩慢拔出，在距地面350mm處剪斷。第三，鋪設土工織物，先順道路縱向鋪滿，確?？椢锲秸?，之后進行橫向鋪設并預留足夠的錨固長度。在回折覆裹后回填300mm厚的黏土，回填后禁止堆放雜物。對于出現(xiàn)撕裂及破損等現(xiàn)象，應當采用搭接方式進行修補。第四，路基填筑，土工布鋪設完成后，在上層鋪設300mm的頂砂層，使用壓路機進行壓實，填筑路基。填筑過程中，應當根據(jù)預壓荷載量和抗剪強度設計要求，合理控制加荷速度，做好路基穩(wěn)定性安全系數(shù)分析，在穩(wěn)定性達到1.1后，再進行后續(xù)施工。3.質(zhì)量控制要點在塑料排水板施工過程中，首先要確定排水帶技術指標，主要包括板材厚度、寬度、單位長度質(zhì)量、抗拉強度、縱向通水量等芯板技術指標；確定滲透系數(shù)、干態(tài)延伸率、濕態(tài)延伸率、有效孔徑、單位面積重量等濾膜技術指標，為整體質(zhì)量控制奠定良好基礎。其次是在施工過程中應當做好誤差檢驗，將板間距偏差控制在±1.5cm以下，將垂直度控制在1.5%以內(nèi)，板長應當大于設計值要求。再次是在施工中要盡量避免對表層軟土的擾動，盡量縮短導管與樁尖之間的孔隙，確保排水通暢。最后是要做好沉降與