多样化软弱地基处理施工技术初探

席 聪 陈慧乾 郭玉旭

(1.中建八局发展建设有限公司，山东 青岛 266000； 2.山东建筑大学土木工程学院，山东 济南 251010)

市政建设工程中，尤其是近海滩涂地区，常遇到因存在较厚软弱土层导致道路不均匀沉降的问题。该软弱地基处理的施工质量会直接影响市政道路工程的整体施工质量[1,2]，因此，进行软弱地基处理时应熟练掌握施工技术要点，严格控制施工质量。本文主要探讨多样化软弱地基处理施工方法在软弱土层处理施工中的应用。

1 多样化地基处理施工方法适用范围

适用于近海滩涂地区城镇道路的多样化软基处理施工方法，多采用水泥搅拌桩复合地基和强夯地基分段施工的方式，可有效控制道路的不均匀沉降，进而避免因道路不均匀沉降产生沥青面层开裂，及各类管道失稳破裂，并可有效抑制地下管线变形。

多样化的软基处理施工方法中，土工格栅锚固技术是最为经济和便捷高效的施工方法，该方法进行了技术创新优化，并在降低成本方面有明显优势，符合社会发展的环保、绿色施工需求，具有良好的推广应用前景。

2 多样化地基处理施工工艺及原理

软土地基一般可通过铺设一定厚度的加筋材料作为垫层来提高地基承载力，并达到均匀地基应力的效果，进而减小地基的不均匀沉降量，加筋垫层由加筋材料分一层或多层沿水平方向进行铺设。地基中软弱土层的厚度较大时，仍只采用加筋垫层进行处理，或可满足地基承载力要求，但无法控制地基的不均匀沉降量。采用水泥深层搅拌桩形成水泥土桩复合地基，可减小沉降量，有效解决地基的不均匀沉降问题。水泥深层搅拌桩地基处理工作原理为：通过协调桩与桩间土的变形，充分发挥桩间土作用，从而达到提高地基承载力，减小地基沉降量的目的。

因此，地基中软弱土层较厚时，若需严格控制其沉降量，且对地基承载力要求较高时，采用水泥深层搅拌桩配合加筋垫层的联合治理方式可有效处理地基的软弱土层。进行联合治理时，若加筋垫层采用新型高强土工格栅配合砂碎石使用，地基的整体承载力强度将大大提高，软弱土层的处理效果更佳。多样化地基处理施工工艺流程图见图1。

3 多样化地基处理施工常见问题

3.1 不均匀沉降产生裂缝

在市政道路的修建过程中，常遇到同一条道路采用多样化的软基处理方式的情况，相邻路段采用不同的软基处理方式可能会使路基产生较大的不均匀沉降，从而导致路面面层产生裂缝。

3.2 市政道路铺设管道渗漏

市政道路需要铺设各类管道，由于管道的铺设需求，应严格控制路基的沉降量在雨水管道、污水管道、电力管道、燃气管道、通信管道等各类管道中，以污水管、雨水管对路基沉降量的要求最为严格。实际工程中，路基存在软弱土层时，在施工荷载、车辆荷载等上部荷载作用下，路基经常发生不均匀沉降或产生侧向位移，导致管体发生弯曲变形或失稳，并致管体最薄弱处破裂，引发管道渗漏问题，造成严重经济损失。

4 多样化地基处理施工要点

4.1 多样化地基处理施工技术

自不同软基处理方式的接槎处向两端各延伸15 m，铺设土工合成材料，以减少其不均匀沉降，此段区域在软基处理完成后铺设土工格栅，路床施工中每层砂砾土的填筑中也铺设一层或多层的土工格栅，其与填料组成的加筋垫层，使地基应力均匀化，有效控制了地基的不均匀沉降量，并大大提高了软弱地基的承载力。

土工合成材料在回填土中应保持稳定状态，为保证其在土体中起到良好的加筋作用，在路基回填的过程中，采用锚固槽保证土工合成材料锚固的牢固性及其平整舒展性。施工道路与下穿铁路桥及现状道路采用横向搭接。

原状下穿铁路桥为水泥混凝土路面，为了保证其与道路的平顺连通，铣刨表面混凝土后采用改性橡胶沥青摊铺，并在水泥混凝土上设置应力吸收层，防止下穿铁路桥的伸缩缝向上反射，以防沥青面层开裂。

4.2 多样化地基处理操作要点

路槽开挖石渣回填。使用GPS测绘出土方开挖边线，洒上白灰，使用PC330挖掘机进行土方开挖，配备相应数量的自卸车。开挖过程中使用电子水准仪严格按照设计图纸控制开挖标高。路槽开挖完成后，根据设计要求，在强夯范围内回填50 cm厚石渣(填料粒径大于30 mm的颗粒含量不宜超过30%，最大粒径不大于800 mm，最小粒径不小于50 mm)，并使用推土机整平，测量石渣顶面标高。加筋换填过程中要保证砂砾土粒料的质量，保证粒料中含有粗骨料，具有较好强度，且粗骨料粒径尺寸应均匀不单一，粗骨料以外的土为砂性土时，粒料具有一定含水量的情况下，应不致形成泥饼，含水量应控制在“握手成团，落地成砂”的状态。

强夯法施工。强夯施工前检查夯锤重量、尺寸、落锤控制手段等，施工中严格控制落距、夯击遍数、夯点位置以及夯击范围，施工结束后要采用静载压板试验检查被夯地基的强度并进行承载力检验。强夯夯锤质量选用10 t和16 t，夯锤锤底面积参考土体状况确定，夯击压力取值范围为25 kPa～80 kPa，对于细颗粒土锤底静接地压力宜取较小值，夯锤底面多为多边形或圆形。锤的底面宜对称设置若干个与其顶面贯通的排气孔，孔径取300 mm～400 mm。强夯法施工按下列步骤进行：清理并整平施工场地；标出第一遍点夯(1 000 kN·m夯能)位置，测量确定整平后的场地高程；起重机就位，夯锤置于夯点上方，测量夯锤顶高程，据此调整夯锤至预定高度；开启起重机脱钩装置，使夯锤自由下落，完成此夯击过程后，测量此时的锤顶高程，若夯锤出现歪斜现象，应对坑底进行整平处理；重复上一步骤，直至无夯锤歪斜现象产生，达到设计的夯击次数及规范的控制标准时，即完成了一个夯点的夯击。当未达到控制标准时，若夯击过程中出现由于夯坑过深造成提锤困难现象时，回填夯坑，回填深度不应超过夯坑深度的1/2。换夯点,重复上述强夯法施工步骤，完成第一遍夯击。采用石渣回填填平夯坑后测量场地高程，14 d后，按上述步骤完成第二遍夯击(1 500 kN·m夯能)。再次采用石渣填平夯坑，测量场地高程，14 d后按上述步骤逐次完成第三次夯击(2 000 kN·m夯能)，按上述步骤再次填平夯坑，测量场地高程，本次使用800 kN·m低能量满夯一遍，夯击面彼此搭接，7 d后，使用800 kN·m低能量满夯第二遍，最后使用20 t振动压路机对路基进行碾压整平。

水泥搅拌桩施工。进行桩点测绘，根据水准坐标控制点及桩距绘出桩位并标记。搅拌机就位后，进行桩机定位，调平塔架平台，搅拌钻杆垂直于地面，对中桩位。冷却水正常循环时启动搅拌机，启动前首先进行预搅拌，此时搅拌头缓慢下沉，启动搅拌机，待搅拌头运转正常后，搅拌杆随着起重钢丝绳的放松徐徐下沉，若因阻力太大造成其下沉速度过慢，为顺利钻进可采用输浆管输水以稀释土体。制备水泥浆并存放于集料斗中，当搅拌头下降至设计深度时，改变搅拌头转动方向，并进行提升搅拌，此过程中边搅拌、边提升、边喷浆，需严格控制搅拌速度，并采用流量泵控制喷浆速度，注浆泵出口压力将控制在0.4 MPa～0.6 MPa，使黏土与水泥浆液均匀充分拌合，重复上述搅拌下沉和搅拌提升的过程，搅拌与喷浆次数由试桩试验确认。水泥搅拌桩施工过程中需严格控制桩位、桩长、水灰比、搅拌速度等质量控制关键点，施工完成后需检验单桩承载力及复合地基承载力。

土工格栅铺设及锚固槽施工。强夯及水泥搅拌桩完成后，铺设土工格栅。人工清理土工格栅铺设面，土工格栅以钉桩标记的交界线为轴线，沿纵、横向全断面铺设，铺设土工格栅应均匀、平整，防止出现扭曲、折皱、重叠等现象，并应注意避免因过量拉伸造成其强度和变形超过极限产生破坏或撕裂、局部顶破等状况。相邻两幅土工格栅需进行搭接，搭接处采用聚乙烯绳呈“之”字形穿绑，搭接宽度为30 cm。进行砂砾土回填及碾压，开挖锚固槽，采用锚固槽技术固定土工格栅，铺设土工格栅加筋，循环施工至设计路床顶标高。需保证土工合成材料进场质量，采用聚丙烯高分子双向编织的土工格栅，其纵向和横向每延米极限抗拉强度均不应小于50 kN/m，抗拉强度下其纵、横向的伸长率均不应大于13%(见图2)。

强夯和水泥搅拌桩处理顺序与处理范围边界的控制。道路两侧构筑物较多，且距离道路较近，地质情况复杂，淤泥质黏土层分布不规则时，软基处理方式有三种：加筋换填；强夯处理；水泥搅拌桩处理。考虑到强夯和水泥搅拌桩的施工特性，在软基处理顺序上先进行强夯段施工，后进行水泥搅拌桩的施工。处理范围边界使用GPS根据图纸放样控制分界点。

承载力要求。根据工程施工要求，水泥搅拌桩90 d无侧限抗压强度不小于2.0 MPa,28 d无侧限抗压强度不小于1.2 MPa。按照地基处理标准，28 d水泥搅拌桩单桩承载力不小于130 kN，水泥深层搅拌桩配合加筋垫层形成的复合地基承载力特征值不低于120 kPa。

5 结语

近海滩涂地区宜采用多样化的地基处理方式，处理流程比较复杂，且容易出现各种质量问题，因此，在具体施工实践中，就需要严格遵循设计要求，科学控制每一个施工环节的质量，掌握多样化地基处理施工要点。此外，地基处理施工质量易受到其他因素影响，需结合工程实际，制定相应质量保证措施，严格控制并提升软土地基处理施工质量。