道路軟土地基的處理

【關鍵詞】軟土地基 深層攪拌樁法 換土墊層法 排水固結法

　　1 軟土地基

　　我國公路行業(yè)規(guī)范對軟土地基未作定義。日本高等級公路設計規(guī)范將其定義為:主要由粘土和粉土等細微顆粒含量多的松軟土、孔隙大的有機質(zhì)土、泥炭以及松散砂等土層構成。地下水位高，其上的填方及構造物穩(wěn)定性差且發(fā)生沉降的地基。日本規(guī)范還對軟土地基做了分類，提出了類型概略判斷標準。在給出軟土地基定義時指出:軟土地基不能簡單地只按地基條件確定，因填方形狀及施工狀況而異，有必要在充分研究填方及構造物的種類、形式、規(guī)模、地基特性的基礎上，判斷是否應按軟土地基處理。

　　2 軟土地基在公路工程中造成的危害

　　1)勘察設計不詳細或不準確，導致對應該做軟基處理的地段未做處理設計。

　　2)已知是軟土地基，但是未做好軟土地基處理，造成路堤失穩(wěn)或危及線外建筑物。

　　3)雖然做了軟土地基處理，但是措施不力，施工不當造成路堤失穩(wěn)。

　　4)堆料不當，未按規(guī)定分層填筑，填土過快，碾壓不當，造成路堤失穩(wěn)。

　　5)擾動“硬殼層”或填筑不當，使“硬殼層”遭受破壞，導致路堤失穩(wěn)。

　　3 處理軟土地基的方法

　　3.1 換土墊層法

　　1)墊層法。其基本原理是挖除淺層軟弱土或不良土，分層碾壓或夯實土，按回填的材料可分為砂(或砂石)墊層、碎石墊層、粉煤灰墊層、干渣墊層、土(灰土、二灰)墊層等。干渣分為分級干渣、混合干渣和原狀干渣;粉煤灰分為濕排灰和調(diào)濕灰。換土墊層法可提高持力層的承載力，減少沉降量;常用機械碾壓、平板振動和重錘夯實進行施工。該法常用于基坑面積寬大和開挖土方量較大的回填土方工程，一般適用于處理淺層軟弱土層(淤泥質(zhì)土、松散素填土、雜填土、浜填土以及已完成自重固結的沖填土等)與低洼區(qū)域的填筑。一般處理深度為2m～3m。適用于處理淺層非飽和軟弱土層、素填土和雜填土等。

　　2)強夯擠淤法。采用邊強夯、邊填碎石、邊擠淤的方法，在地基中形成碎石墩體;可提高地基承載力和減小變形。適用于厚度較小的淤泥和淤泥質(zhì)土地基，應通過現(xiàn)場試驗才能確定其適應性。

　　3.2 排水固結法

　　在軟基處理中，袋裝砂井和塑料排水板是最常見的、最簡單的施工方法。

　　3.2.1 塑料排水板

　　塑料排水板是帶有孔道的板狀物體插入土中形成豎向排水通道，改善地基的排水條件，縮短排水途徑，地基承受附加荷載后排水固結過程大大加快，進而使地基強度得以提高。

　　3.2.2 排水板材料

　�。�1）多孔單一結構型，是一種經(jīng)特殊加工的兩塊聚氯乙烯樹脂透水板，兩極之間僅有若干個點以突緣相接觸，而其間留有許多孔隙，故透水性好。該種材料具有耐酸堿、不膨脹、不變質(zhì)等特點。但排水板在土壓力作用下，過水面積將會減少，影響排水效果。

　　（2）復合結構型，內(nèi)為用聚氯乙烯或聚丙烯作成的芯板，外面套以用滌倫類或丙烯類合成纖維制成的濾膜，板寬一般為100mm，厚3～4mm。

　　3.3 振密、擠密法

　　振密、擠密法的原理是采用一定的手段，通過振動、擠壓使地基土體孔隙比減小，強度提高，達到地基處理的目的。

　　4 深層攪拌樁法的加固原理及其施工中的應用

　　4.1 深層攪拌樁是用于加固飽和粘性土地基的一種新方法。它是利用水泥材料作為固化劑，通過特制的攪拌機械，在地基深處就地將軟土和水泥漿液強制攪拌，由固化劑和軟土間所產(chǎn)生的一系列物理、化學反應，使軟土硬化成具有整體性、水穩(wěn)定性和一定強度的水泥加固土，從而提高地基強度和增大變形模量。

　　4.2 深層攪拌樁適宜于處理淤泥、淤泥質(zhì)土，地基承載力不大于120kpa的粘性土和粉性土等土層。其施工時無振動、無噪音、無污染，且施工工期短等因素，已被利用于建筑行業(yè)的各種地基加固工程中。

　　5 室內(nèi)配比試驗

　　5.1 土性分析

　　取原位土進行土工試驗，該工點土層從上至下依次為：淤泥質(zhì)砂粘土、粘砂土、細砂、砂粘土。表1為各土層物理力學性能指標值。

　　5.2 配比試驗

　　采用1 : 0.48的水灰比，并分別取13%、15%及17%的水泥摻入量拌制成水泥漿液，與上層原位土（即淤泥質(zhì)砂粘土）攪拌制成土樁試塊，按土工試驗技術規(guī)程進行養(yǎng)生后測出不同齡期土樁試塊的無側限抗壓強度，試驗結果見表2。

　　根據(jù)配比試驗結果，施工中采用水灰比為1 : 0.48，水泥摻入量15%，即每米土樁57kg水泥的配比進行控制。

　　6 施工機械

　　水泥攪拌樁的施工機械為鉆機、粉漿機和空壓機。

　　鉆機：是水泥攪拌樁的主要成樁機械，應具有動力大、操作靈活、能按不同速度均勻地正向鉆進和反向提升、能前后左右自行移動的功能。

　　噴漿設備：是定量發(fā)送漿體材料的設備，包括儲灰罐、發(fā)送裝置、計量控制裝置等，是施工的關鍵設備。

　　壓縮機；力水泥攪拌樁施工提供一定壓力的氣源，使水泥漿液克服噴漿口土體阻力而噴入土中。

　　7 施工工藝

　　深層攪拌樁的施工程序：樁位放樣→鉆機就位→檢驗、調(diào)整鉆機→正循環(huán)鉆進至設計深度→打開高壓注漿泵→反循環(huán)提鉆并噴水泥漿→至工作基準面以下0.3m→重復攪拌下鉆并噴水泥漿至設計深度→反循環(huán)提鉆至地表→成樁結束→施工下一根樁。

　　7.1 定位

　　攪拌機移動至設計樁位，對中，樁位誤差控制在5cm之內(nèi)，當?shù)孛嫫鸱�較大時，應調(diào)整起吊設備保持水平，鉆桿傾斜度不大于1.5%。

　　7.2 制備水泥漿

　　按配比試驗確定的配比拌制水泥漿，壓漿前水泥漿要攪拌均勻，并保持水泥漿數(shù)量滿足制樁要求，以免發(fā)生斷樁現(xiàn)象。

　　7.3 噴漿下攪

　　啟動攪拌機電動，放松起重機鋼絲繩，使攪拌機沿導向架邊攪拌切土邊噴漿下沉，下沉速度由電機的電流監(jiān)測表控制，一般工作電流不應大于70A。

　　7.4 提升攪拌

　　攪拌頭噴漿下沉到設計深度后，確定水泥漿的輸出量，若輸出量不足，在提升攪拌過程中繼續(xù)噴漿，直到滿足為止，同時嚴格按試樁確定的速度提升攪拌頭。

　　7.5 重復攪拌

　　攪拌頭提升至設計頂面標高后，為使軟土和水泥漿攪拌均勻，需進行重復攪拌。復攪過程為：將攪拌頭邊旋轉(zhuǎn)邊沉入土中，至設計加固深度后，再將攪拌頭攪拌提升出地面。

　　7.6 成樁、移位

　　8 施工注意事項

　　8.1 嚴格按設計水泥摻入量、水灰比配制水泥漿，水泥不可有結塊硬化。

　　8.2 水泥漿要經(jīng)過過濾器清除雜物后才能輸入攪拌軸，同時貯漿池的容量應足中有余，防止?jié){液供給不足而導致斷樁。

　　8.3 在鉆攪施工中不得停漿，一旦斷漿，立即將鉆具提到斷漿處上部1m處，再重新鉆攪噴漿下進，嚴禁自斷漿處續(xù)接，以保證成樁的連續(xù)性。

　　8.4 因機械事故使配制的水泥漿發(fā)生凝稠狀態(tài)時，必須更換，不得再用。

　　8.5 鉆攪提升復攪應采用反轉(zhuǎn)，不得正轉(zhuǎn)提升，以免將土帶起造成空洞以致空心轉(zhuǎn)。

　　9 結語

　　公路軟基處理屬于隱蔽工程，如施工質(zhì)量不好，一旦被路堤等構筑物所覆蓋，便構成隱患且不好檢查及補救。因此，施工的技術人員必須意識到軟土地基的危害性，堅決以數(shù)據(jù)說話，認真測定基底的承載力，并根據(jù)不同的地質(zhì)情況，不同的投資和工期要求，采用切實可行的處理方案，同時一定要采集路基施工后的工后沉降數(shù)據(jù)，積累經(jīng)驗，為今后的施工打下堅實的基礎。