淺談市政道路施工中軟基加固技術
2015-08-04
在市政道路建設中，不可避免地會遇到軟土基礎問題，為確保市政道路路基的穩(wěn)定性，目前常用的是軟基加固處理技術，而這勢必會對工程的質量、工期和成本產生影響，為此，探索高效、低成本的軟基加固技術已成為巖土工程界迫切需要解決的問題
一、軟土地基的基本特征
1、含水量較高、孔隙比較大
軟土的水分程度高，因此土質之間的縫隙很大，軟土的有機成分少并且主要由粘土粒和粉土粒組成，蒙脫石、高嶺石、伊利石是主要的粘土成分。該礦石的形態(tài)細小并且是薄片的形式，同時在表面還帶有負電荷，它會和周圍的水和空氣導電，變成極水分子，最后會吸在物體上，形成一個個的水珠，以其在不同的環(huán)境中沉積就會有不同的形態(tài)。
2、具有明顯的流變性
軟土在受力和受重的情況下，會因力量的作用，慢慢的變形，并被力量慢慢剪切，讓原有的抗剪切力量減弱，同時有可能在主體結構坍塌之后再產生起次要結構或輔助結構的沉降。
3、低強度
根據(jù)軟土的性質，軟土多半都是水分大的沉積土，自身的抗水抗壓力不到20kPa，有效范圍內的摩擦角只有幾度甚至沒有。軟土土質的抗壓能力和測試方法與它本身的排水條件有很大的關聯(lián)，要想增大軟土的抗壓強度指標，就要采用固結快剪的方式，在軟土受力的情況下，假如軟土有完全的排水功能和抗壓力，那么它的土質強度就能得到明顯的改善。
4、透水性差。軟土的滲透系數(shù)一般在1×10-6～1×10-8cm/s 之間，所以在荷載作用下固結速度很慢。當?shù)鼗杏袡C質含量較大時，土中可能產生氣泡，堵塞滲流通道而降低其滲透性。所以在軟土層上的建筑物基礎的沉降拖延很長時間才能穩(wěn)定，同樣在荷載作用下地基土的強度增長也是很緩慢的。
二、軟土地基的在市政道路工程的危害
1、地基抗剪強度不夠引起路堤側向整體滑動，邊坡外側土體隆起；
2、人工構造物與路堤銜接處產生差異沉降，引起跳車；
3、路堤的變形以及地下水位過高，將導致路面的破壞。因此，在軟土地基上進行路基施工，都要求對軟土地基進行處理。其處理的目的主要是改善地基土的工程性質，達到滿足建筑物對地基穩(wěn)定和變形的要求，包括改善地基土的變形特性和滲透性，提高其抗剪強度和抗液化能力，消除其他不利的影響。
三、市政道路施工中軟基加固技術
1、表層處理法
表層處理法用于地表面極軟弱的情況。它是通過排水、敷設或增添材料等辦法提高地表強度, 防止地基局部剪切變形, 保證施工機械作業(yè), 同時盡可能把填土荷載均勻地分布于地基上。屬于這類處理方法的有: 表層排水法、砂墊層法、敷設材料法、添加劑法等等。
?。?）表層排水法。對土質較好因含水量過大而導致的軟土地基, 在填土之前,地表面開挖溝槽, 排除地表水, 同時降低地基表層部分的含水率,以保障施工機械通行。為了使開挖出的溝槽在施工中達到盲溝的效果, 應回填透水性好的砂礫或碎石。
?。?）砂墊層法。對于地基上部軟土層極薄且含水量大時, 在軟土地基上敷墊厚0.5m-1.2m左右的砂墊層, 這樣可達到固結軟土層, 使砂墊層起到上部排水層作用; 同時, 砂墊層又成為填土內的地下排水層, 以降低填土內的水位; 在進行填土及地基處理施工時, 為施工機械提供良好的通行條件。
（3）敷墊材料法。對于地基土層不均勻, 可能發(fā)生局部不均勻沉降和側向變位, 可利用所敷墊材料的抗剪和拉抗力來增強施工機械的通行,均勻地支承填土荷載、減少地基局部沉降和側向變位, 以提高地基的支承能力。敷墊材料主要有化纖無紡布、土工布、玻璃纖維格柵等被廣泛采用。
（4）添加劑法。對于表層為黏性土時, 在表層黏性土內摻入添加劑, 改善地基的壓縮性能和強度特性, 以保證施工機械的行駛, 同時也可達到提高填土穩(wěn)定及固結的效果。添加材料通常使用的是生石灰、熟石灰和水泥。石灰類添加材料通過現(xiàn)場拌和或廠拌, 除了降低土壤含水量、產生團粒效果外, 被固結的土隨著時間的推移會發(fā)生化學性固結, 使黏土成分發(fā)生質的變化, 從而促進土體穩(wěn)定。
2、置換
置換是指用物理力學性質較好的巖土材料置換天然地基中部分或全部軟弱土體，以形成雙層地基或復合地基，達到提高地基承載力、減少沉降的目的。加固原理主要屬于置換軟弱地基的處理方法有：換填墊層法、擠淤置換法、強夯置換法、等地基處理方法。
?。?） 換填墊層法
換填墊層法，即將基地下一定深度范圍的濕軟土層挖去，換以強度較大的砂，碎（礫）石、灰土或素土，無侵蝕性的土類，并予以夯實。換填材料的不同，其應力分布雖有所差異，但其極限承載力比較接近，而且沉降特點亦基本相似，因此大致按砂墊層的計算方法。
砂墊層的作用，可以提高承載力，減少沉降量，加速軟弱土層的排水固結，防止凍脹，消除膨脹土的漲縮作用，亦可處理暗穴。砂墊層的作用，因工程性質有所不同，對路基而言，主要是排水固結，素土（或灰土）的墊層，可以消除濕陷性黃土3.0m 深度范圍內的濕陷性。
?。?） 擠淤置換法
通過拋石或夯擊回填碎石置換淤泥達到加固地基目的，也可采用爆破擠淤置換。
?。?）強夯置換法
采用邊填碎石邊強夯的方法在地基中形成碎石墩體，由碎石墩、墩間土以及碎石墊層形成復合地基，以提高承載力，減小沉降。
3、水泥攪拌樁加固技術
水泥土攪拌樁技術適用于加固飽和軟土地基，它的原理將水泥作為固化劑通過特制的攪拌機械，在地基深處將軟土和固化劑強制攪拌產生一系列物理、化學反應而形成一定強度的優(yōu)質地基來提高承載力和增大變形模量。其具體施工方法有：首先，放好攪拌樁樁位，移動攪拌樁機到達指定樁位，對中、調平（用水準儀調平），采用經緯儀或吊線錘雙向控制導向架垂直度（垂直度小于1.0%樁長）；其次，在攪拌機預攪下沉的同時，后臺拌制水泥漿液，在壓漿前將漿液放入集料斗中。選用普通硅酸水泥拌制漿液，水灰比控制在0.45～0.50 之間，按照設計要求每米深層攪拌樁水泥用量不少于50 kg；啟動深層攪拌樁機轉盤，待攪拌頭轉速正常后，方可使鉆桿沿導向架邊下沉邊攪拌，下沉速度可通過檔位調控，工作電流不應大于額定值；啟動深層攪拌樁機轉盤，待攪拌頭轉速正常后，方可使鉆桿沿導向架邊下沉邊攪拌，下沉速度可通過檔位調控，工作電流不應大于額定值；下沉到達設計深度后，開啟灰漿泵，通過管路送漿至攪拌頭出漿口，出漿后啟動攪拌樁機及拉緊鏈條裝置，按設計確定的提升速度（0.50～0.80 m/min）邊噴漿攪拌邊提升鉆桿，使?jié){液和土體充分拌和；攪拌鉆頭提升至樁頂以上500 mm高后，關閉灰漿泵，重復攪拌下沉至設計深度，下沉速度按設計要求進行；下沉到達設計深度后，噴漿重復攪拌提升，一直提升至地面；最后，施工完一根樁后，移動樁機至下一根樁位，重復以上步驟進行下一根樁的施工。其主要特點：干燥的固化材料能吸收一部分軟土地基中的水分而達到更好的效果；固化材料在攪拌過程中能依靠軟土水分的黏性黏附到空隙內部達到均勻分布，提高地基土強度的效果；固化材料主要是水泥、生石灰等來源廣泛的材料通過1∶1 的混合而成，其適應性較廣，適合于大多數(shù)工程；且固化材料在取料到施工過程中能夠避免粉塵外溢，不會對環(huán)境造成污染。
