市政路桥施工中的软基加固技术研究

2023-12-11毕勇翔

建材与装饰 2023年34期

毕勇翔

（太原市政建设集团有限公司，山西太原 030000）

0 引言

由于软基施工技术种类繁多，技术方法多样，因此，在工程实践中存在较大的选择空间。但不论如何优化或改善地基施工工艺，其首要目标是要保证完成地基结构强度、结构变形、软土地基动态稳定等基础指标的建设。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，选择合适的桩处理技术，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。

1 软土地基简述

软土地基最大的特点是土质之间的孔隙大、土壤中的含水量高、有一定量的黏土和体积较小的粉土。黏土和粉土中含有的负电荷会大量吸收土壤中的水分，致使黏土和粉土的土层水分增加，进而提高黏土的黏性。此外，土质之间孔隙大是造成地基稳定性不高的主要原因。同时，软土地基在施工重力和外力的影响下，会出现形变，进而产生流动性，也会影响软土地基的稳定性。只有对软土地基进行加固，才可以有效防止地基土质流动，降低市政路桥坍塌的风险[1]。软土地基的抗剪能力较弱，通车后车辆的自身重量和碾压重量会导致地基内部结构形变，为后续车辆通行埋下安全隐患。应用软基加固技术，能够提高市政路桥工程的施工质量与效率。

2 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[2]。

3 在道路桥梁工程中做好软土地基施工处理的重要意义

对于道路桥梁工程而言，其在施工的过程中经常会受到各种外在条件的影响，使得自身的质量出现不同程度和不同类型的问题，尤其是对于软土地基而言，对道路桥梁工程的质量影响是极大的。若是能将良好的技术应用在实际的道路桥梁工程中，就能提升道路桥梁整体的质量，并且为我国整体的经济水平发展创造更加良好的条件。因此需要重视在道路桥梁工程中存在的问题并予以解决。通常而言软土地基的施工工作都会规避软土地基的存在，为正式的道路桥梁工程施工创造良好的条件，然而在一些城市发展的规划中，道路桥梁工程的设计并不能完全规避软土地质，为了能够提升人们生活工作的便利性，依然需要进行有针对性的管控工作，尽可能改善软土地基的地质条件，避免对道路桥梁工程的正式施工产生不良影响，在进行工程建设期间需要做好地基构建，由于软土地基自身的特点较为明显，含水量较大并且土层内的空隙较大，质地较软，在进行道路桥梁工程的地基建设时不易开展工作，其自身的质量容易出现问题，因此在进行施工的过程中需要重点关注这一方面的问题，并且采取合适的方式进行质量的把控，避免软土地基影响到整体的道路桥梁工程施工水平，尤其是要避免出现沉降问题。

4 软基加固技术的实践分析

4.1 粉喷桩加固技术

粉喷桩加固技术是新型软基加固技术，其工作原理为：利用群桩技术，将粉喷桩与桩柱之间的土质结合在一起，使二者相互依靠，以此有效提高软土地基的强度和承载能力。首先，在进行粉喷桩加固的过程中，施工人员应详细了解施工资料，如施工现场的地质水文报告、工程测量的实际速率等。其次，应清理施工现场，可以使用黏性土回填低洼区，使用碎石等土体回填软土区。在使用水泥材料时要保证水泥材料的质量，使其符合施工质量标准，并进行取样检测，一旦受潮或是结构出现问题，则不能使用，以此保证加固工作质量。

4.2 真空预压技术

真空预压属于排水固结法的一种，具体的施工原理为：在待处理的软基土中插入塑料排水板，同时在软基表面铺设砂垫层，再在砂垫层上部覆盖一层不透气的薄膜材料。通过抽真空设备在薄膜材料下抽真空形成负压，使软基土体与塑料排水板之间产生压差，在压差的作用下，软基土中的孔隙水逐渐渗流到塑料排水板中并流出，达到对软基土体排水固结的目的。采用真空预压技术处理市政路桥的软基方面具有以下6 个方面的优点。

（1）软基土体在加固过程中除产生竖向的压缩外，还伴随横向的收缩，不会产生横向外挤的现象，特别适合对欠固结、渗透系数较大的软基（如市政路桥地）的加固。

（2）与堆载预压法相比，不需要使用大量的材料，比较适用于交通运输紧张、以及堆载材料协调困难的地区。

（3）真空预压在施加荷载时不会造成地基失稳，因此，预压时可以适当提高加载速度，加固速度快，工期较短。

（4）一般可与堆载预压法同时使用，充分发挥真空预压与堆载预压各自的优势，达到优势叠加的效果，加固效果更好。

（5）采用的施工机具和设备简单，主要是水环式抽真空设备、真空表、潜水泵、轨道式插带机等，操作简单；施工方便，效率高，费用低，适用于大规模的软基加固。

（6）施工中无噪声，无振动，对周边环境干扰小，无污染[3]。

4.3 深层搅拌法加固法

深层搅拌法是将水泥、石灰及其他固化剂等混合在一起，利用特殊的深层搅拌机，在现场将其混合料与软基混合成桩的一种软基加固方法。深层搅拌法可对不同类型的软土、沼泽地区的泥炭土、河湖沉积淤土进行强化，在国内应用较为广泛。另外，根据施工场地的不同，深层搅拌法可分为干湿两种喷射混凝土搅拌方式。湿法即采用喷浆的方式向软土中喷洒固化剂（以水泥为主），并配合钻头的旋转搅拌，使强化泥浆与软土充分混合。干法即采用粉体喷射搅拌，通过利用特殊的搅拌机，将粉状固化剂使用空气压力均匀喷入软黏土中，再由钻头转动搅拌使粉体和软土充分混合。

4.4 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。

4.5 排水压实技术处理

（1）严格实施工艺过程，保证技术应用的规范化、有效性。

（2）加强沟槽施工质量的把控。在布置沟槽时应遵循充分利用自然坡度排水，尽可能采用最大纵坡，填土沉降注意坡度变化，不使用挖方部位地表水、浸透水浸入填土，沟槽间隔尽可能加密等布置原则；在沟槽施工时应保证沟槽深度在0.5～1.0m，沟槽宽度为0.5m，横向盲沟间距控制在10～15m。若沟槽内设有多孔排水管时，必须增设优质反滤层进行保护。

（3）强化工程质量管理。例如，采用洁净的粗砂和沙砾，并严格按照有关技术和标准对微粒的含量进行严格的控制，以保证其渗透性；保证管道的渗透面积大于50m2/m；土工布的搭接长度必须满足有关规范及标准，并在垂直方向上进行施工。

4.6 土工合成材料的应用

（1）可发挥加筋作用。通过应用土工合成材料，可有效扩散软基土应力，并使土体模量同步增加，合理降低土体侧向位移情况的发生概率。同时，土工合成材料的应用，可增强软土地基的抗压、抗剪、抗弯、抗拉能力，并发挥材料优势，使软基进一步增强承载力和整体稳定性。

（2）具有排水功能。通过应用土工合成材料，并进行土工格栅的制作，可和软土内部的排水管、粗料体等共同形成排水系统，将软土内部的水分充分汇聚起来，顺着材料平面逐步向外排出。

（3）具有隔离功能。通过应用土工合成材料进行土工格栅的制作，可使不同级配的石料、砂、土、地基以及其他建筑物等相互隔离开来，防止彼此相互混杂，降低不同材料的稳定性，减少出现土粒流失等问题[4]。在公路软基处理中应用土工合成材料，若相关材料质量不达标，不仅会影响公路软基工程建设的健康发展，还会影响到社会发展的方方面面。

4.7 换填管埋法

换填管埋法也同样是为了解决道路桥梁软基问题而诞生出的一种较为有效的方法，其主要就是针对软土层来进行替换与把控，确保能够在一定程度上提升市政工程中道路路基的整体质量，尽可能让软土地基的质量能够得到改善，同时还能够解决软基的问题。相较于改善土质而言，直接对土壤进行替换的换填法更具便捷性，并且其对土质的要求并不算高，对于不同程度的软质土层都能够产生较强的治理效果。根据不同软土层的深度与质量可以选择不同的土壤进行换填，使用的方式也各有不同，例如，针对相对较为单薄的软土层而言，直接使用挖掘替换的方式即可，通过寻找更符合需求的材料代替软土层进行铺设，让其成为支撑地基的一部分。在这一技术的应用时需要重点注意对材料的选择，根据现实因素来进行科学合理的选择，确保所选择的土壤能够满足当地实际条件的需求，尽可能保证地基的科学与合理性，让其能够更好地为整个道路桥梁提供良好的支撑。在进行材料选择的时候需要做好充分的土质勘察工作，需要专业的施工人员进行整体的市政工程土质勘察，在正式施工的时候也同样需要严格遵循相关制度流程来进行土层的替换工作，保证替换的土层能够与实际需求完全相符。由于道路桥梁的地基建设规模较大，因此在进行土层的替换工作的时候需要积极使用一些大型器材来协助替换工作，并且还应当严格控制替换的土层深度，在正式施工之前就根据现实条件来进行更详细的规划，并且还应当在挖出后铺撒一定的天然砂砾来加大摩擦力[5]。在进行置换工作的时候，为了保证置换的材料能够维持稳定性，应当进行压实处理，改善软基的特征，提高地基的承载力，并且尽量避免可能出现的形变，以防造成不必要的损失。

4.8 土工格栅软基加固工程

目前，市政软土路基处理常用到土工格栅加固技术。其中主要施工材料为CE131 土工格栅，是一种采用高分子材料经热熔后再挤出拉伸等工序而制备出的新型土工聚合物加筋材料。土工格栅具备一定的韧性、耐腐蚀性、强度，且自重较轻，采用其加固软土路基后可增强后者的稳定性、固结速率以及承载能力，其应用效果安全可靠，并能提升软基孔隙水的流动能力，避免水分堆积，防止积水集中侵蚀软基结构。土工格栅加固软土路基的主要原理和特点为铺设土工格栅后，土层可与土工格栅之间不断摩擦和咬合，以此来限制土层的侧向滑移变形，进而提高了软土路基内土层的抗弯刚度和抗剪强度，最终增强了软土路基的承载能力。另外，土层和土工格栅摩擦作用下能产生一定的应力，张拉过后的土工格栅能抵御土层的水平和纵向应力作用，避免土层过分应力集中，防止软基出现不均匀沉陷现象。