研究市政工程施工中的软基加固技术

邢国荣

（忻州公用事业中心，山西 忻州 034000）

0 引言

市政工程建设目的为城市居民日常生产生活提供便利与基本保障，从而促进经济的快速发展。但在工程建设中可能遇到软基的问题，为减小或消除其可能造成的不利影响，需要采取有效的技术措施加以处理。

1 工程概况

某市政工程沿线年平均气温13.5℃，1 月平均气温-2.3℃，4 月份平均气温 13.2~14.5℃，7 月平均气温26.3℃，10 月平均气温12.7~13.6℃。极端最低气温-22.4℃，极端最高气温43.3℃。平均降水558.7mm。雨量多集中在7—8 月。年日照小时数为2447~2871h，无霜期165~210d。

本项目区域地貌单元为平原区，路线区未见地表水，雨季时河道存在少量地表径流；地下水主要赋存于滹沱河第四系冲击洪积形成的砂、砂卵砾石层中。区内地下水位埋深较大，地下水蒸发量甚微，区内地下水的排泄，主要是人工开采，经采取地下水进行水质分析，根据《公路工程地质勘查规范》（JTG C20—2011）判定，水质pH 为7.19~8.00，弱碱水—中性水，对混凝土结构及钢筋混凝土结构中钢筋具微腐蚀性，应采取相应的防腐措施[1]。

本项目位于湖积平原区。地表为第四系平原组所覆盖，第四系以前的地层分布为：中上元古界、古生界、寒武系、奥陶系、石灰系、下第三系、上第三系。第四系平原组冲洪积黄土夹砂砾石层及砂层，未胶结或胶结程度极差，自上而下由细变粗，底部为红色含泥砾石层，20m 以下有多层黏土层，可做地下水的天然隔水层。所处的构造位置属中朝淮地台北部的华北断坳。区域内断裂构造较为发育，对本项目有影响的深断裂主要有定兴-石家庄深断裂和无极-衡水大断裂。综合勘察现场成果及《地安评价报告》成果，项目区工程场地地质构造相对稳定，属抗震不利~一般地段。地土层的等效剪切波速为152~242m/s，类型为中软土，覆盖层厚度大于50m，工程场地类型为Ⅲ类[2]。

2 软基加固技术

2.1 夯实水泥土桩

（1）对于采用夯实水泥土桩进行软基加固的路段，均按照等边三角形的形式进行布桩，桩径为0.4m，桩距控制在1.2~1.5m，按照先密后疏的原则依次渐变，路基加固段和非加固段按照2.0m 的桩距实施过渡。

（2）水泥为42.5 普硅水泥，水泥和土之间的实方比按照1:6 控制，利用专门的机械进行拌和，桩体相同配比室内试块28d 领取无侧限抗压强度应达到1.5MPa以上，90d 龄期单桩承载力应达到150kN 以上，单位面积复合地基承载力应达到以下要求：当路基填高小于6m 时，应达到 130kPa 以上；当路基填高在 6~7m 时，应达到140kPa 以上；当路基填高在7~8m 时，应达到150kPa以上[3]。

（3）在夯实水土桩的顶部需要铺设厚度不小于30cm的碎石垫层。

（4）在夯实水泥土桩的现场施工过程中，应注意以下3 个方面要点：①开工前做好场地平整，将地上和地下存在的障碍物均清理干净。②成孔要以设计要求、设计所用成孔设备、现场土质情况与周围自然环境为依据确定适宜的钻孔机械与成孔方式。③在成孔与孔内回填夯实过程中，a.选用合适的机械设备成孔并将孔内填土夯实；b.在向孔内回填填料之前，应将孔底部完全夯实；在分层夯填过程中，夯锤的下落距离与填料的厚度必须满足夯填施工的密实度要求[4]；c.回填时使用的土料，其有机质含量不能超过5%，同时注意不能含有冻土与膨胀土，混合料的实际含水量应达到最佳含水量，最大偏差不超过±2%，水泥与涂料之间的拌和应达到均匀；d.成孔完成并经检验确认合格后，需按照工程的设计要求向桩孔中分层回填预先拌和完成的水泥土，同时分层夯实到设计要求的标高；e.当施工必须在雨期或冬期进行时，应采取有效的防雨措施或防冻措施，避免填料被雨水淋湿或发生冻结，影响在施工中的正常使用。

2.2 旋喷桩

（1）旋喷施工方法以单管法为宜，按照等边三角形进行布桩，桩径为0.6m，桩距按照1.6~2.0m 控制，按照先密后疏的原则渐变。

（2）浆液水灰比为1.0，水泥为42.5 普硅水泥，单位桩长水泥接入量为150kg。

（3）桩体相同配比的室内试块，其28d 龄期无侧限抗压强度应达到3MPa 以上；90d 龄期单桩承载力应达到300kN 以上，单位面积复合地基承载力应达到如下要求：当路基填高小于6m 时，应达到130kPa 以上；当路基填高在6~7m 时，应达到140kPa 以上；当路基填高在7~8m 时，应达到150kPa 以上。

（4）在旋喷桩的顶部应设置碎石垫层与土工格栅，其中，垫层的厚度应达到30cm。

（5）在实际施工过程中，应注意以下10 个方面技术要点：①施工开始前以现场环境与地下埋设物分布位置等为依据，对高压喷射注浆具体孔位进行复核[5]。②高压喷射注浆具体技术参数需要以图纸条件和加固要求为依据采用试验的方法确定，确定需要在施工过程中进行严格控制，一般情况下的高压水压力需达到20MPa 以上。③浆液水灰比应控制在0.8~1.2。④高压喷射注浆应按照机具就位→贯入喷射管→喷射注浆→拔管→冲洗的顺序进行。⑤在喷射孔的标高达到设计要求后，方可开始喷射注浆。在各项喷射注浆技术参数达到要求的数值后，分别按照旋喷、定喷及摆喷技术要求，适当提升喷射管，按照从下到上的顺序依次喷射注浆。在分段提升搭接喷射管的过程中，具体的搭接长度应达到100mm 以上。⑥对所有需要进行局部扩大加固处理或提升强度的部分，都应进行复喷。⑦如果在高压喷射注浆时出现压力急剧改变或冒浆等问题时，应立即查明原因并采取有效措施加以处理。⑧高压喷射注浆结束后，尽快将喷射管拔出。为防止浆液凝固收缩导致桩顶实际高程无法达到预期要求，需要在原有的孔位上进行回灌，或进行二次注浆。⑨施工中应加强泥浆处理，施工中将废浆引流在桩间，同时保持良好平整度，为之后的垫层施工创造良好条件。⑩施工要严格按照相关技术参与材料用量进行，并且还要做好相关记录。

2.3 抛石挤淤

对于沿线范围内存在的坑塘，可采用该方法进行加固处理，采用粒径相对较大且没有风化的石料进行，粒径小于0.3m 的石料，其含量不能超过20%。抛石挤淤高度应比坑塘中额水位高1m，在施工中应做好强夯，采用1500~2000kJ 的夯击能。

2.4 预压

在软土层厚度相对较大的路基段，可采用排水预压的方法进行处理。充分利用路堤土荷载实施预压，通常预压期应达到6 个月以上，随时根据沉降观测数据对预压时间进行适当调整。将直径在10cm 左右的袋装砂井作为竖向排水体，采用渗水率相对较高的中粗砂，粒径超过0.5mm 的砂，其含量应达到总量至少1/2，含泥量不能超过3%，渗透系数应达到5×10-3cm/s 以上。砂袋使用有良好透水性的土工织物，如聚丙烯纺织物，材料强度应能良好思承受砂袋的自身重量，装砂完成后砂袋渗透系数不能比砂料渗透系数小。在排水预压段要设置厚度为50cm 的碎石垫层，将砂袋顶部埋入垫层中至少0.3m，同时应沿竖直方向埋入，不可横向埋置。预压施工要编制合理的施组方案，根据冬期备土方案最大限度利用冬期和荷载资源，以保证最终的预压处治效果。

2.5 碎石垫层与土工格栅相结合

（1）碎石垫层施工材料粒径应控制在5~20mm 范围内，且应有良好级配，含泥量不能超过5%。

（2）垫层宽度应比路堤底部宽度略大，避免在施工中因机械破坏导致垫层有效作用受到影响，垫层宽度应比两侧分别宽出0.5m 左右。

（3）土工格栅材料一般为聚丙烯TGSG30-30 型双向拉伸土工格栅，其横纵方向的拉伸屈服力应达到30.0kN/m 以上，横、纵向屈服伸长率分别不能超过13.0%和15.0%，当横、纵向伸长率达到2%时，拉伸力应达到10.5kN/m 以上，当横、纵向伸长率达到5%时，拉伸力应达到21.0kN/m 以上。格栅的幅宽应达到2m以上，长度需按照施工要求确定。

3 路基沉降观测

为保证施工的安全与进度，并为后期高速公路运营服务，要设立观测的断面，确定沉降状况及位移的程度大小，了解路基受荷载持续作用后受到多少影响，接着分析确定软土变形，使现场的施工达到信息化，为工程质量提供应有的保障。

3.1 仪器设备及埋设

3.1.1 沉降板

沉降板布置位置通常处在路基中心，沉降板为500mm×500mm×10mm 的钢板，沉降板实际埋深要达到10cm。在观测板的正中心位置要焊上钢管，并在钢管以外用镀锌管来保护，不与钢管相连，沉降管与和套管每节接高长度不宜超过500mm。在布设沉降板时要用砂将表面找平，在放好沉降板以后应保持水平，同时和垂线保持平行。任意观测断面都要布设三块板，即路基中分带一块，两侧路肩各一块。

3.1.2 位移桩、位移基桩

位移桩要合适的地方设立，一般为与边坡坡脚相距至少10m 的地方，在每侧都要至少设置3 个。位移桩实际上就是正方形的木桩，边长在50~100mm，也可以采用混凝土桩，但长度应达到1.5m 以上。对于位移基桩，要在地基变形可能造成影响的区域内设立，桩型和位移桩相同，但规格不同。设桩完成后，需在顶部设置明显的标记[6]。

3.1.3 水准点

水准点设立点不能受到破坏和扰动，一般为坡脚以外至少40m。水准点桩釆用10cm×10cm×100cm 的钢筋混凝土桩，桩顶预埋钢筋测头。桩周顶部50cm 现浇混凝土固定，并在地面上浇注1.0m×1.0m×0.2m 的观测平台，桩顶露出平台10cm。所有水准点需用图表形式呈送监理工程师。

3.2 精度要求

位移观测的误差要限制于5mm 以内，在方向观测过程中，水平角度误差要限制于2.5″以内，对于沉降高程观测，其误差则要限制于1mm 以内。

3.3 观测频率

施工中的沉降观测频率为每填好一层就观测一层，若施工被临时终端或在加载的间隔时间内进行观测，则可按照3d/次的频率进行；在预压过程中观测按照前一个3d/次之后7d/次的频率进行；到达运营期后，前半年每月观测一次，之后每两个月观测一次。

施工时的沉降和位移应按照以下标准进行控制。

（1）沿路堤中线地面产生的沉降，其速率要控制在每昼夜1.0cm 以内。

（2）坡角处的水平方向位移要控制在每昼夜0.5cm以内。

若施工中已经超出界限值，则要在停止加载的同时，在经观测确认实际观测值比界限值小时重新进行加载[7]。

在预压过程中应根据实际观测结果按照以下两个标准进行控制。

（1）经推算得出的工后沉降量比设计容许值小。

（2）连续60d 月均沉降量在5mm 以内。

现场观测人员必须做到认真负责，做好各项记录工作。在执行观测工作时，应由专门的观测单位对现场观测点及标志进行保护，施工中不能以任何理由破坏观测点。

观测完成后应立即向有关部门提供观测结果及其分析报告，内容包括：各观测点对应的观测数据，并将其整理成图表；原始记录合订本；曲线分析图件。

4 结语

综上所述，软基是市政道路工程建设面临的常见问题，在不同段落需要根据实际情况制定有效的软基加固措施，并严格按照相关方案和要点进行施工，以上对软基加固技术应用进行了初步分析与总结，旨在为实际工程建设中的软基加固施工提供技术参考。