路桥工程建设中的软土路基施工关键技术研究

汪立

软土路基的承载力有限，难以满足上方工程结构所提出的承载力要求，若未经处理而直接在该处施工，由于软基不均匀沉降而衍生出路面开裂、桥头错台等问题，严重威胁到车辆的安全通行。因此，需明确软土路基的基本特性，再采取相应的处理措施。

一、软土路基的特点

1. 含水量高， 流动性强

软基以淤泥和黏土颗粒居多，含水量高达30%～80%，有机物呈絮凝状，缺乏足够的稳定性，可能伴有地基沉降现象。同时，由于剪力作用的存在，软弱地基易发生变形，严重制约其抗剪强度，而在流动性过强的影响下，软基往往伴有二次固结，不利于工程施工的正常进行。

2. 压缩性高，渗透性差

软弱路基的压缩性较高，会由于外力的作用而出现明显的压缩现象，从而导致建设于上方的路桥结构失稳沉陷；软弱路基的渗透性有限，巩固周期相对较长；在挤压、震动多项作用下，软弱路基还将产生丰富的破坏絮状结构，此部分的存在随之影响到土体的强度。

二、项目背景

黄延高速公路扩容工程试验段第4标段，长度8.2km，路基宽度33.5m，设计速度100km/h。沿线某桥梁全长100.84m，桥梁基底处于淤泥、粉土与粉砂交互层，局部含有砂卵石，缺乏足够的承载性能。针对此现状，以旋喷桩施工技术加固现场的软弱地基，改善地基承载力不足的问题。

三、软土路基施工技术的主要形式及选择

1. 强夯法

强夯法是软土路基加固中的常见方法，其应用原理简单，借助重锤下落产生的作用力夯实土层，通过外力加速软土的固结。重锤是强夯施工中的重要装置，其质量根据软基处理要求和起吊设备的性能而定，通常取10～40t，在此前提下设定合适的提升高度，于指定位置快速下落重锤。强夯法的操作便捷、工期短、成本低，在饱和度较低的地基中取得广泛的应用，但其可控性较差，若现场存在地下建筑、管线等，会由于强夯作用而破坏此类设施的稳定性，同时强夯过程中还存在噪声污染和振动作用，周边居民的正常生产、生活可能因此而受到影响。

2. 冲击碾压法

冲击碾压的原理与强夯法类似，均是通过外部作用力促进软土路基的固结。冲击碾压法通常采用的是压路机，由该设备对地基做多次的碾压处理，土层由于受到挤压而逐步转变为密实的状态，从而维持稳定，有效加固软基。为取得良好的冲击碾压效果，可以辅助应用真空降水措施，其有助于降低土壤的含水量。在冲击碾压施工中，若工作面较小，可能会影响到冲击碾压效果。

3. 旋喷桩法

以高压喷浆的方法破坏现场软土的原有结构，通过浆液的注入，使浆液与既有的土壤混合，构成均匀性较好的固结体。在软土路基处理中采用旋喷桩法时，需要测定不良土基的深度，适配注浆喷嘴并将其置入指定位置，在高压作用下旋转喷射，依托浆液的固结作用，结合原不良土基构成稳定性较好的桩基结构，从而提高地基承载力、加固软基。从适用性的角度来看，淤泥质土和粒径较小的软土地基的处理中均可采用旋喷桩法，且随着工艺的升级，在软土地基中处理的最大深度可达到30m以上，因此是软土路基处理中的常见方法。

具体到本工程，建设现场的软基以淤泥和黏性土居多，为满足软基加固有效性、高效性、便捷性等方面的要求，宜采用旋喷桩加固软基的方法。以下则围绕旋喷桩施工要点以及相应的质量检验工作展开分析。

四、旋喷桩处理软土路基的技术要点

1. 施工流程及方法

按如下基本流程完成旋喷桩加固软基施工作业：场地处理→测量放样→首根桩钻机就位→成孔→引孔→封堵垂向喷嘴→搅浆→高压喷浆成桩→重复旋转下沉→复喷提升→旋喷至设计顶面标高→冲洗→成桩移架。按照该流程有序推进旋喷桩施工进程，最终有效处理软土路基。

为检验施工工艺的可行性，先试桩2～3根，根据实际施工效果检验试桩情况，针对可行性较差的参数做适当的调整，最终得到一套适应于大面积旋喷桩施工的方案，给正式施工打下坚实的基础。按照先内排桩、后外排桩的顺序依次施工，采取“打一跳一”的方法，以便相邻桩的稳定咬合。

具体施工要点，如下：

（1）测量放样。根据设计要求精准测放孔位，偏差不超过2cm。在确认桩位测量放样结果无误后，用木桩予以固定。于施工轴线5～10m范围内设控制桩，于高喷灌浆轴线拐弯部位设固定桩。旋喷桩布置情况，如图1所示。

图1 旋喷桩布置示意图（cm）

（2）安放钻机。经过孔位测量放样后，在指定孔位安放钻机，调整设备的姿态，直至其保持垂直、平稳的状态为止；检测旋喷管的姿态，倾斜度不超过1.5%。

（3）钻进成孔。在确认钻机保持平稳、钻杆及各配套装置的姿态均合理后，开始正式施钻。钻孔直径600mm，钻头采用合金钻头，钻进过程中加强检查，钻机倾斜时随即暂停作业，检测实际情况，安排找平。地层、土体粒径等方面存在变化时，由专员采集数据并记录，必要时对钻进方法做灵活的调整。钻孔期间遇突发状况时，及时分析原因并妥善处理。

（4）下放喷射管。钻孔成型后，安排喷射台车移动到位，先在地面进行浆、气试喷，在确认各项参数均无异常后，下放喷射管，开始高压旋喷灌浆。若存在喷浆嘴堵塞、喷浆压力偏高等异常状况，随即提升喷射管，疏通喷浆嘴或是采取其他的应对措施。

（5）喷浆材料的制备。P·O 32.5普通硅酸盐水泥为主要材料，要求0.08mm方孔筛的筛余量≤5%，无受潮、结块的情况。每批次水泥进场时均安排抽查检验，确认无误后投入使用。制浆用水应保持洁净，不可存在影响浆液性能的杂物。在挑选优质的原材料后，按设计配合比拌制浆液，制浆人员及时测定浆液比重。浆液拌制采用高速搅拌机，做到连续搅拌，得到均匀性较好的浆液。浆液拌制后，尽快在4h内使用完毕。

（6）喷射提升。喷射管下放到位后，借助管道送入浆、气，在喷射过程中适当向上提升，直至达到终喷高程为止。喷射提升期间，由技术人员加强对注浆流量、风量、压力等各项关键参数的检测与记录，根据实测数据绘制作业过程曲线，动态分析喷射施工状况。技术人员加强对各环节运行状况的检查，及时发现存在的问题，妥善处理。例如，喷射因故中断时，需尽快查明原因并处理，力争在较短时间内恢复灌浆作业；喷射中断时间在1h以上时，已喷射的浆液可能逐步凝固，需及时采取补救措施，保证喷射桩体的质量；恢复喷射时，喷射管下移0.3m，以便建成结构完整、受力稳定可靠的凝结体。接、卸、换管尽快完成，防止喷嘴堵塞、塌孔。

（7）回灌。混凝土喷射完成后，随即安排静压充填灌浆作业，保证灌浆的饱满性。待浆面不再下沉后，可结束回灌。

（8）冲洗。喷射完成后，及时清理施工机具残留的浆液，防止固结。冲洗时将浆液换成水，于地面喷射，有效清除存在于注浆管、泥浆泵等各装置内的残留泥浆。

2. 旋喷桩施工的细节

旋喷桩施工过程中的细节较多，各处细节均会对旋喷桩的应用效果造成影响，因此需加强对各处细节的把控，保证旋喷桩处理软土路基的有效性。

（1）喷射注浆前，先详细检查高压设备和管路系统，辅助应用高压泵时，应及时测定安全阀，保证注浆施工安全。注浆过程中加强对注浆作业参数的有效控制，包含旋喷桩直径、水泥掺量、喷射注浆方式等；定期检查阀、活塞缸套等零配件，若有明显的磨损，需及时换新；检查高压管路的严密状态和喷射状态，若存在泄漏或堵塞的问题，及时采取修补、疏通措施；着重检查注浆管接头的密封圈，原因在于该部分易发生泄漏，若喷嘴有明显的磨损，也需安排换新。

（2）在高压泵和注浆泵的吸水管进口部位设过滤网，用于阻隔超粒径的材料，防止喷嘴或管路堵塞；注重对注浆泵的定期维护，以免管道沉积水泥浆；喷射期间设备存在故障或是浆液供应不足而导致现场停止喷射时，将注浆管提起一段距离，将管道内的浆液顶出喷头，在此前提下方可停泵，而后安排检查，确定具体的原因，采取针对性的处理措施，力争在最短的时间内恢复正常喷射状态。

（3）钻杆旋转速度以10～20r/min为宜，提升速度100～250mm/min。作业设备必须准确就位，禁止存在倾斜、移动的异常状况；用吊锤检测钻杆的垂直度，要求偏差不超过1.5%，若存在较大的偏差，及时安排调整，并再次检测。旋喷桩加固时，水泥以普通硅酸盐水泥为宜，强度等级至少达到P·O 32.5级，用量不低于130kg/m。除了旋喷桩主体结构的施工外，还在桩顶设厚度为600mm的碎石褥垫层，此部分施工所用碎石的最大粒径不大于30mm，碎石保持洁净，不夹杂垃圾、植物残体等影响褥垫层施工质量的杂物。统一按正三角形布置旋喷桩，桩径控制在400～1000mm，桩长和桩间距根据计算结果而定。制备的浆液需随拌随用，禁止出现离析现象，由于静置时间过长而导致浆液无法正常使用时，视为废料处理。

五、旋喷桩加固软土路基的质量检测方法及结果分析

1. 开挖检查

为检验旋喷桩加固软土路基的应用效果，在浆液具有一定强度后安排开挖检查，采用此方法判断旋喷固结体在形态、垂直度等方面的具体情况。在本工程中，开挖检查10处桩，结果表明旋喷桩的垂直度良好，桩体四周不规则水泥体有极度延伸现象，方向性不明显，绝大部分的延伸量均在0.3～0.5m。桩体直径超过0.6m，达到设计要求。

2. 荷载试验

除了开挖检查外，平板静荷载试验也是检查旋喷桩施工质量的重要方法，本次取单桩、复合地基和桩间土三部分，分别针对各部分开展平板静荷载试验，以此来判断旋喷桩的施工质量。平板静荷载试验的具体情况，如表1所示。

表1 高压旋喷桩平板静荷载试验检测结果

分析发现，单桩、复合地基、桩间土的承载力检测平均值分别为198kPa、207kPa、110kPa，检测对象的承载力均达到要求，依托旋喷桩建设成型的复合地基具有足够的承载性能，在日常使用中有较好的稳定状态。由此表明，高压旋喷技术的应用效果较好，在软土路基的处理中具有可行性。

六、结语

综上所述，软土路基的存在影响到公路结构的完整性和稳定性，在正式施工前需要将软土路基的处理工作落实到位。经过本文的分析，提出软土路基处理中的常见技术形式，结合工程施工状况，选择的是旋喷桩处理技术，进而确定施工流程，有序完成钻孔、下放注浆管、旋喷等各项工作。开挖检查和荷载试验结果均表明软土路基的结构形态较好、承载力较高，达到预期要求，采取的旋喷桩加固软土路基施工技术具有可行性。