市政道路施工中的软基加固技术

2024-01-04俞克雄

散装水泥 2023年6期

俞克雄

（兰州市政建设集团有限责任公司，甘肃兰州 730000）

随着经济建设的高速发展，推动了市政道路建设，国家对市政道路建设愈发重视，促使市政道路施工水平不断提高。由于市政道路施工地理位置不同，会遇到各种各样的地质类型，尤其是软土地基，若处理不当将严重影响市政道路的安全性，同时增加养护成本。想要有效解决软土地基问题，则需要施工人员依据实际情况选择合适的软基加固技术，以保证市政道路的施工质量。因此，加强对市政道路施工中软基加固技术的研究非常重要。

1 软土地基的特点

1.1 含水量高

软土地基最突出的特征是土壤含量高、土壤孔隙较大。众所周知，土壤孔隙度大小会影响地基承受压力的能力。市政道路施工中遇到软土地基，若不能妥善处理，势必会影响市政道路的安全性和稳定性。软土地基主要由细微颗粒含量较大的泥炭和松土、空隙大的有机质土等构成，在土层中带电粒子、空隙及吸水能力的共同作用下，软土地基中的含水量较大，进而降低了市政道路工程的稳定性、安全性及可持续运行性。

1.2 流变性强

一般情况下，土壤加固后，土壤压力和强度会随之增强，但并不能改善软土地基的流变性，其主要原因是加固处理多为物理方式，只会让土壤变形，无法计算土壤的物理性质指标。因此，市政道路施工过程中应保证土壤的稳定性，尤其是软土地基的含水参数，以避免道路沉降问题。

1.3 易形变

软土地基自身的不稳定性较强，且土质松散，在多重压力作用下容易出现形变，表现为抗剪能力差，若在施工过程中不能妥善处理，不仅会导致市政道路出现沉降塌陷的现象，影响市政道路的质量，还会引发安全问题。

2 市政道路施工中软土加固技术的重要性

2.1 保证市政道路工程质量与安全

软土地基是道路施工中最常见的不良地质，若处理不当直接影响市政道路工程的质量与安全，出现道路沉降、局部塌陷等问题，严重降低市政道路工程的稳定性与安全性，同时，降低市政道路工程的经济效益与社会效益。因此，施工单位必须采取科学的加固处理措施，提高软土地基的承载力，从源头解决地基问题，为后续施工创造良好的条件，为保证施工安全奠定基础。

2.2 降低市政道路维护成本

从短期发展来看，在市政道路施工中应用软基加固技术会增加一定的施工成本。但从长远发展来看，路基是市政道路施工的基础，也是保证市政道路施工质量的关键，其好坏直接影响市政道路的使用年限。若路基不稳定，势必会影响市政道路工程质量，容易出现各种问题，如裂缝、沉降等。但市政道路路基已经定型，无法重新修建，为了保证市政道路正常运行，就要不断进行维修与养护，维护成本直线增加。综合比较，应用软土加固技术可以在一定程度上降低市政道路后续维修与养护成本。

2.3 推动市政道路行业发展

软土地基加固技术在市政道路施工中发挥着重要的作用，势必要优化、创新软土地基加固技术，以提高软土地基加固施工的规范性与高效性，从根本上提高市政道路工程的质量与安全，促进市政道路行业的可持续发展。

3 市政道路工程施工中软土地基加固技术的应用

为保证市政道路工程质量，施工单位必须处理现场的软土地基，使其承载力达到施工要求，以减少市政道路工程的安全问题，同时，降低市政道路工程后续维修、养护成本，进而提高市政道路的经济效益与社会效益。由于软土地基加固技术种类较多，且适用范围及施工方式不同，施工人员需要根据实际情况进行选择。下面对市政道路施工中的软土地基加固技术进行探究。

3.1 预应力管桩加固技术

预应力管桩加固技术具有涉及范围广、适应性强等优势，广泛应用于市政道路软土加固中。预应力管桩加固技术的关键是管桩，需严格把控管桩的制作与使用，以保证地基加固质量。首先，施工前，需做好排水、清淤、回填等工作。施工人员根据地形分块截留，借助挖掘机清理地基中的淤泥，并运送到指定区域。其次，锤击打入桩。施工人员根据实际情况制定施工流程图，并做好定位桩、沉桩、接桩、送桩等位置的测量工作。沉桩前，施工人员需对控制点和基础轴线进行定位，尽量离沉桩区域远一些，以免受到干扰与影响。打桩时，若桩较密，可从中间向四周对称施工；若桩较稀疏则可以从一侧向另一侧逐排施工，同时，遵循从大到小、由深到浅的顺序打桩。特别要注意管桩吊起时是否处于垂直状态，必须将管桩垂直插入土中，以保证预应力管桩加固效果。

3.2 强夯加固技术

强夯加固技术主要是通过挤压软土地基周围的土质使其形成夯坑，如图1 所示。强夯加固法可分为动力固结技术、动力密实技术、动力置换技术等。市政道路施工应用强夯加固技术，需结合地基的实际情况选择不同的加固技术类型。当土质颗粒缝隙较大时，可采用动力密实技术，主要是通过重荷载技术压实地基中的目标土层，以大幅提高目标地基的承载力和土壤密度。若土壤含水量较高，则可以使用动力固结技术。通过分析软土地基中土壤冲击程度，以避免因流动较强，破坏软土地基，同时，可以借助动力固结技术排除地基缝隙中的水，有效降低软土地基中的含水量，进而增强软土承载能力。另外，软土地基加固中的动力置换技术可细分为桩式置换与整体置换两种，动力置换技术对排水系统的要求较高，若排水系统达不到要求，就会出现地基空隙水压过大的情况，进而影响后续施工进度。

图1 强夯加固技术原理

3.3 土工合成材料加固技术

土工合成材料是加固软土地基的材料，其能够有效改善软土地基的承载力与稳定性。市政道路施工过程中，若采用土工合成材料加固软土地基，需要在施工前，全面勘察施工现场，收集地质信息及影响地质变化的因素，并以此为依据，制定施工方案。施工人员根据施工方案确定施工工具与设备参数，在软土地基中加入适量的土工合成材料，振动设备需保持稳定、统一的频率施工，使土工合成材料与软土地基融合，从而达到加固软土地基的目的。另外，土工合成材料加固技术可以在短时间内完成软土地基加固工作，可在一定程度上降低成本投入。但土工合成材料具有易老化的特点，所以，为了保证市政工程结构的稳定性，施工前需对道路路基进行相应处理，也正是因为这一问题，导致土工合成材料加固技术无法在市政道路施工中广泛应用。目前，土工合成材料在市政道路施工中主要用于加强层和堤岸护坡。

3.4 水泥搅拌桩加固技术

水泥搅拌桩加固技术多用于饱和软土地基，主要是将水泥作为固化剂，并使用专门的搅拌机混合搅拌软土地基中的软土与水泥，在物理与化学的共同作用下，形成新的路基，不仅稳定性高，且不易受到外界干扰，大幅提升了软土地基的承载力与稳定性。按照施工做法可分为3 种：单轴搅拌桩、双轴搅拌桩和三轴搅拌桩。水泥搅拌桩加固技术的使用流程如下：第一，桩位放样。根据桩位设计图进行测量放线，确定每个桩位的位置，误差控制在钻机定位之内。第二，根据放样点确定钻机位置，钻头垂直于桩位中线点。为保证桩基主轴倾斜度控制在1%以内，施工人员需借助经纬仪确定层向轨垂直于搅拌轴，并调平底盘。第三，钻进。施工人员启动钻机，直至设计深度，同时启动喷浆泵，将水泥喷入软土地基中，使水泥与软土地基中的土壤充分搅拌融合。另外，在搅拌过程中，施工人员要观察、记录读数表的变化情况。第四，重复搅拌与提升。该过程中主要采用二喷四搅工艺，当重复搅拌提升到桩体顶部时，施工人员应关闭喷浆泵和搅拌桩机，然后将桩基移到下一个桩位重复上述工艺流程。

3.5 表层处理技术

表层处理技术是通过材料添加或排水等手段提高路面强度，多用于地表软弱情况。目前，市政道路施工软土加固中常用的表层处理技术有垫砂法、排水法等。排水法主要用于含水量较高，但土质较好的软土地基；而垫砂法主要用于含水量高、且土层结构较薄的软土地基。第一，排水法。施工人员通过开沟挖槽降低软土地基中的含水量，进而达到排水的目的，同时添加高透水性材料，如碎石。挖沟时，施工人员需结合施工现场地形，保证紧密贴合，并关注填土沉降变化情况。沟槽宽度一般在0.5m 左右，深度在0.5～1m 之间。另外，若软土地基中含有大量的填充土或淤泥，可采用塑料板排水法，如波浪形排水塑料板、口琴形塑料排水板，以在短时间内完成软基加固。第二，垫砂法。市政道路工程中采用垫砂法处理软土地基时，需先设置样板，并保证自卸汽车能够与推土机同步作业，这是保证摊铺作业一致的关键。施工中，若采用粉末材料作为填料，需要处理好垫砂端部，以防覆盖填料，导致排水问题。

3.6 水泥粉煤灰碎石桩技术

水泥粉煤灰碎石桩技术不仅操作简单，且整体效果好，已广泛应用于市政道路施工中。水泥粉煤灰碎石桩技术的原理是：将水泥、石屑、粉煤灰等材料均匀混合，加水稀释、搅拌，然后制作成粘结强度较高的桩体，适当掺混在软土地基中，使其形成复合垫层，进而提高市政道路路基的承载力与稳定性。另外，通过调整水泥产量，可使桩体强度等级在C5～C20 间变化。水泥粉煤灰碎石桩技术是在碎石桩的技术上发展而来，其具有碎石桩和水泥搅拌桩的优点。施工中，若采用水泥粉煤灰碎石桩技术，必须注意以下两点：一是冬季施工时，混合料入孔的温度必须大于5℃，并对桩头与桩间土进行保温处理。二是施工垂度偏差控制在1%以内。