分析市政道路工程中软土路基施工技术的应用

2024-02-18马继超

建材与装饰 2024年1期

马继超

（太原市政建设集团有限公司，山西太原 030000）

0 引言

在公路工程中，软土路基是一种比较常见的病害地质。由于路基土壤的含水量较高、流动性较强，在受到上部荷载的挤压后容易发生沉降、变形，进而导致路面开裂、错台。因此，无论是从保障行车安全，还是从延长公路使用寿命、降低公路养护成本角度，都需要做好软土路基的加固处理。现阶段行业内关于软土路基处理的技术体系已经比较完善，如强夯法、CFG桩法、超轻质料填土法、高压喷射灌浆法等，均在公路工程中得到了广泛应用。粉喷桩法属于深层搅拌桩法的一种，其原理是利用特殊的设备，钻入软弱土层一定深度后，使用压力喷射水泥粉料，然后通过搅拌让水泥与土体混合，在水泥硬化后得到具有一定强度的混合土[1]。该方法操作简便，而且不会造成污染，符合绿色施工要求，是公路工程软土路基加固中比较理想的一种技术。

1 软土地基概述

软土的特性如下。

（1）受力能力差。由于松散土壤分子间隙较大，所以其在受力承载上塑形性表现差，当垂直压到达一定的程度后，很容易发生变形、塌陷等问题，从而影响整个工程的安全和质量。

（2）吸水能力强。由于软土中湿度较大，饱和度上限较高，并且本身具有较强的渗水融水性能，因此，抗压能力与承载能力有所减弱。

（3）不均匀性突出。软黏土主要由高密度的松软黏土和细小的土壤颗粒组成，二者间的吸附性较差，这就导致软土的不均质性十分突出，从而易导致建设地基的不均匀沉降。

（4）稳定性较差。在这种土壤环境基础上开展工程建设很容易导致地基失稳、坍塌等问题，影响工程总体质量[2]。由于软基施工技术种类繁多，技术方法多样，因此，在工程实践中存在着较大的选择空间。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。

2 软土路基的危害

因受本身性能因素的影响，软土路基出现沉降现象的可能性较大，无形之中增加了施工难度。具体分析如下。从结构稳定性方面来看，软土路基的性能较差，絮状结构会在软土路基内部出现，对土壤结构造成负面影响。如果情况严重，则会对土壤结构造成直接破坏，已有强度与施工要求无法处于有效承接的状态，进而影响后续施工活动的正常开展。从抗干扰性能方面来看，软土路基的抗干扰性能较差，在短时间内，难以得到有效恢复，渗透性不理想。经过长时间的使用，则会快速降低软土路基本身的负荷能力，使得其内部结构严重变形，无形之中增加了交通运行的危险性。从抗剪强度方面来看，软土路基很容易受到破坏，并在稳定性较差的影响之下，发生沉降现象的概率较高。在对公路桥梁项目进行施工前，如果没有对软土路基进行及时有效的处理，在负荷作用的影响之下，会出现较为严重的变形现象，而且变形形式较为多样，进而会影响公路桥梁工程的正常施工，甚至会出现断道情况。而后续则会影响车辆的正常通行，极易导致安全事故的出现[3]。

3 软土路基的特点

3.1 稳定性差

市政路桥在正常运行过程中，道路本身会受到自重和车辆的载荷作用，软质地基本身存在着较大的不稳定因素，其自然孔隙率也较高，因此，在一定的道路和车辆载荷作用下，软土地基的压缩性和压缩空间都会增大，从而导致其在短时间内发生变形。软土路基的内摩擦角一般为20°~35°，其排水抗剪能力在20MPa 以下，属于较不稳定的情况。在长时间的行驶荷载作用下，路面发生了更大的非均质性沉降，从而导致路面局部剪切、整体剪切和穿透等，从而给路面的构造带来不利的后果，从而产生路面凹陷、路堤失稳、路面开裂、侧向膨胀等多种道路的病害[4]。由此，软土地基的破坏形式以连续不断的沉陷而导致地基产生裂缝，进而导致地基的滑移。

3.2 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。

3.3 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。

4 市政道路工程中应用的软土路基施工技术

4.1 水泥搅拌桩法

采取双向水泥搅拌桩施工工艺处理软土路基，在施工前需做好准备工作。要保证道路通行，路基承载力必须符合要求；将路基杂物与障碍物清理干净；确保桩机移位符合要求。采用的回填材料不能有杂土，且不能有太大的石块，直径需控制在8cm 以内。在具体施工过程中的工艺流程如下。

（1）定位。做好桩机定位工作，通过放线与定位进行确定，并对打桩机进行安装，要与桩位对中。

（2）切土下沉。准备好搅拌机并启动，沿着导向架向下切土，开启灰浆泵，这样水泥浆可向土体喷射，切合需同时正、反向进行，到达设计深度后，要求继续在桩底喷射，同时需对浆体进行搅拌，搅拌时长需控制在10s 以内。

（3）提升搅拌。将灰浆泵关闭，对搅拌机进行提升，对水泥土进行正反向旋转搅拌，两组叶片需同时进行，要求搅拌到距离桩顶50cm 的位置。

（4）桩顶处理。二次喷射搅拌需在桩顶1.0~1.5m 的范围进行，修整需人工进行。

（5）机具移动。在完成上一根桩的施工后，清除干净泥浆，做好钻机移位，然后进行下一根桩的施工[5]。

4.2 换填技术

在落实换填技术过程中，当软土地基中的软土层在3m 以内，应该将其全部挖出来，对其落实相应的填充工作，再通过进一步的夯实保障路基的强度。换填技术在市政道路软土路基处理中有着较为广泛的应用，但是施工技术人员需要清楚认识到这种施工技术只能针对浅层的软土进行有效处理。施工技术应用前，技术人员需要对现场实际情况进行分析，然后利用机械设备或人工挖掘的方式将路基内部存在软土进行清除处理，完成操作后应用预先准备好综合性能较为良好的材料进行填充处理。为了将该项技术的应用价值良好呈现出来，施工技术需要将该项技术应用于湿陷性黄土等软弱地基基础结构中。根据施工现场实际情况进行分层压实，压实工作也需要进行严格控制。如果施工区域软土层厚度超过3m，施工技术人员则不能考虑应用换填法对软土路基进行处理。

4.3 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。

4.4 高压喷射注浆技术

高压喷射注浆技术是将具有高压注入孔的注浆筒与钻孔一起进入指定的软土地基，再通过注入补强浆体等注入软弱地基，从而破坏松软土壤的结构。在高压注浆过程中，一般压强高于20MPa，在注浆过程中，由于注浆过程的压力大、速度快、能量大，而在持续集中的注浆过程中，由于受压、侵蚀等原因，会在一定的区域内形成区域影响。在土壤中，从极细的微粒土到大粒度的碎石土、卵石土，均能产生强烈的振动和搅拌，从而形成新的固体。采用高压喷注浆机，能按工程需要，合理地选取不同的喷头方位和方法，使其形成圆柱状、扇状、壁状等形状。通过采用高压喷浆技术，将淤渣与水泥浆料混在一起，使其在一定程度上减小了松软土壤的孔隙度，减小了地基的非均质性，并且对地基进行了加固，从而改善了地基的稳定和承载性能。该方法适合于淤泥、淤泥质土、粘性土、沙土、碎石土、黄土等土壤，但对于有大量植被根系或块石的强粘性土及土壤，则不适合采用，因为喷水流动受阻，其冲击碎裂力会减弱。

5 提高道路桥梁工程软土地基施工技术应用水平的策略

5.1 利用合成材料加固施工技术来防止软基现象发生

若是想要直接对软土地基自身进行加固工作，就可以使用一些合成材料来进行地基的加固，确保能够从地基自身来提升自身的承载力，改变软土地基存在的问题，并且提升地基自身的载重能力。合成材料加筋加固对于软基现象的加固工作也是有良好的促进作用的。由于道路桥梁常年暴露在自然环境中，在出现异常天气的时候路基会无可避免的受到一定水蚀，短时间内尚且没有问题，但是时间长了就很容易导致路基变得脆弱，为了改善这一现象，就需要市政工程施工人员利用合成材料来加固路基的质量，科学选择合成材料，比如说可以作为覆面的高聚物改性沥青卷材、改性沥青卷材胶黏剂以及石油沥青基层处理剂等，这些材料运用在道路桥梁的路基中，能够实现隔离水分的作用，合成材料自身的韧性通常较强，能够运用在建筑工程施工中的材料往往都是经过多次试验后保证了其抗压性才能够进入市场的，利用这些合成材料能够在一定程度上替代钢筋混凝土作为道路桥梁的路基桩体以及墙体等，保证道路桥梁路基的质量，在一定程度内维持整个道路桥梁路基的稳定性，降低软基现象造成的危害性[6]。

5.2 提高管理意识

市政工程管理中，应明确施工技术管理的重要性，管理者需加强岗位管理，按照规定进行实施，保证以身作则。在施工过程中严格完善管理制度，保证制度与实际相符，加强参建单位之间的沟通交流，注重施工质量管理与控制，养成时刻监督、定期检查习惯，加强质量安全第一的宣传培训，有效落实施工责任制各施工人员。市政工程原材料作为重要内容，为保障道路桥梁工程质量，需对材料进行严格监督检查。管理人员应积极研究、分析工程原材料，做到心中有数，保证采购材料的数量、型号、性能等与设计图纸相对应，以免材料混乱，验收合格后方能入库存储。原材料选择中，多使用优质、绿色材料，确保符合环保要求，材料进场前需仔细核对，从源头上杜绝材料质量问题，人员需避免出现侥幸心理，安排专人联系供应商，确保材料跟上施工进度，以免材料供应不足，延误工期。

5.3 增强施工组织设计的合理性

开展合理有效地施工组织策划，对现场施工的准确指引有着非常大的帮助。增强对开展道路施工过程中的实际指导与生产活动的合理操控，是保障道路施工进展、施工质量、生产安全与材料以及设施有效的调配稳定重要根据。需要结合场地的使用空间，策划出相对的策划图纸，而且应该安置在明显的方位，进而可以对搭建临时的设备、安置机械设施、原材料的存放等方面开展全方位的计划，并在策划图纸上准确地标记。在项目开展施工的过程中，需要有效的利用有限的资源，进而合理的保障施工现场能够顺利的进行。严谨的遵守相关规定标准开展施工，确保每个时期性的施工目标都可以实现最好的预想标准，进一步促进企业可以获得最大程度的经济利益。在详细开展施工过程中，施工场地的人力物力以及设施等等都是持续改变的。在开展有效地划分资源的过程中，应该保障主要施工焊接的完善和整体性，而且要结合详细的施工进展情况、有效地分配人员、设施等的入场规划。