吳建偉

（甘肅圓峰交通工程有限公司，甘肅蘭州730011）

0 引言

軟土地層廣泛分布于我國的盆地、湖泊、沿海等區(qū)域，在城市不斷發(fā)展的過程中，土地資源的利用量不斷增加，原本不利于市政公路建設的軟土地基也需要進一步開發(fā)。相對而言，軟土地基有比普通地基更大的含水量，孔隙比較大以及含有有機質，存在承載能力差、易壓縮等影響公路穩(wěn)定性的問題。為了確保軟土地基的穩(wěn)固性，市政公路施工單位通常需要綜合應用各類軟土地基處理技術，實現(xiàn)對地基的加固處理，避免在公路運行期間出現(xiàn)大面積沉降、承載力不足等問題。

1 軟土地層的參數(shù)指標及分類介紹

軟土地層通常指具有1.0 以上孔隙比的細顆粒土，此類土層往往具有較低的抗剪強度、較高的壓縮性并蘊含了大量天然水分[1]。一般而言，軟土地層在不進行排水處理的情況下，具有30kPa 以下的抗剪強度，壓縮系數(shù)通常超過了0.5MPa-1，其內(nèi)部還具有大量的有機質組分。軟土地層按特性通常可以分為泥炭質土、泥炭土、淤泥、淤泥質土、軟黏土幾大類。軟土地層的詳細指標見表1。

表1 軟土鑒別指標表

軟土地層的出現(xiàn)與所處環(huán)境有關，關鍵在于水環(huán)境。當?shù)貙訁^(qū)域存在流速緩慢乃至靜止的水流時，大量泥炭、砂石、有機質在氧氣含量較少的水環(huán)境中會沉降，形成各類軟土地層。不同的沉降環(huán)境所形成的軟土地層也有所不同，主要分為河灘溝谷沉降、河湖沉降以及海濱沉積等幾種類型；按照所處區(qū)域不同，可以分為谷地、斜坡軟土；按照母巖結構組分可以分為碎屑巖、碳酸鹽巖、碳質巖、花崗巖、膨脹土等各種軟土地層。

2 市政公路施工中的軟基處理技術分析

在處理軟基時，施工單位需要以提升路基承載能力為目標，采取預壓、換土、排水等處理技術，確保地層具有較強的穩(wěn)定性，避免在上層鋪設市政公路時，出現(xiàn)路基沉降等穩(wěn)定性不足的問題。施工單位還需要對地基的變形率進行控制，避免因上部載荷的影響，出現(xiàn)較大的縱向沉降或橫向位移。根據(jù)技術原理的差異性，施工單位常用的軟基處理技術可以分為土質改良和復合地基兩類。土質改良主要包括真空預壓、堆載預壓、擠淤置換、換土墊層等技術；復合地基主要包括強夯置換、水泥土攪拌樁等技術。在實際應用時，可以將多種技術融合應用。下面對市政公路施工中常用的軟基處理技術進行詳細論述。

2.1 堆載預壓法

堆載預壓法的原理是通過加壓的方式，將軟基中所蘊含的大量水分排出，實現(xiàn)對地層的加固處理。在現(xiàn)場施工階段，施工單位需要將預載壓力施加在道路施工區(qū)域的地基之上，通過砂井、排水板等將孔隙水從軟土層中導出。在孔隙水不斷排出的情況下，軟基會不斷沉降，土層也在固結的過程中不斷提升自身強度，進而滿足后續(xù)的公路建設需求。在堆載預壓法應用過程中，施工人員需要做好堆載預壓區(qū)域的檢測分析工作，結合現(xiàn)場情況進行加壓、填土等操作，通過壓實、沉降、固結等工序提升地基強度，避免出現(xiàn)路堤沉降等影響道路穩(wěn)定性的問題。相對而言，堆載預壓法適用于各類軟基環(huán)境，不僅操作簡單，所應用的機械設備以及材料也相對較少。然而，堆載預壓法需要經(jīng)過較長時間的加壓后，方可滿足需求，這將導致公路建設效率受到影響，而且在深層飽和軟土區(qū)域，大量的堆載以及緩慢的排水固結效率往往容易影響市政公路的施工進度。

2.2 真空預壓法

在排水固結處理技術中，真空預壓法與堆載預壓法原理接近，兩者在公路建設時還可以聯(lián)合應用，后文將進行詳細論述。在技術應用期間，施工人員需要將大氣壓堆載于地基上方。在應用之前，需要利用塑料排水帶或砂井等構建豎向排水通道并布置于加固區(qū)域，在地表鋪設砂墊層，應能夠透水且層數(shù)為一層。在排水系統(tǒng)的基礎上，施工人員需要在砂墊層上方布置各級大氣與土地的密封膜，并借助真空裝置，抽離砂井或塑料排水帶中的空氣，使密封膜內(nèi)部氣壓遠低于外部氣壓。內(nèi)部土體在大氣壓差的作用下受到壓力，不斷將孔隙水排出，實現(xiàn)固結目的，真空預壓法的原理情況如圖1所示。在應用過程中，施工人員需要做好技術指標的控制工作，按照不低于80kPa 的標準對密封膜內(nèi)的真空度進行控制，在施工范圍內(nèi)實現(xiàn)85%以上的固結度。在選擇真空抽氣設備時，也需要對施工范圍進行控制，確保每天設備的工作范圍在1000～1500m2。

圖1 真空預壓法示意圖

2.3 換土墊層法

考慮軟土地基的缺陷，換土墊層法采用地層替換的方式實現(xiàn)加固處理的工作目標。需要先借助設備將軟土挖出，把準備的具有抗腐蝕、穩(wěn)定特性的砂石等材料分層鋪設在挖空的地層區(qū)域，借助機械設備將鋪設的土層壓實，使其滿足公路運行的需求[2]。換土墊層法能快速增強地基的承載能力，有效解決排水固結緩慢等問題，對于膨脹土、濕陷性黃土等土層缺陷具有良好的治理效果，但成本相對較高。換土墊層法應用期間的砂墊層應力情況如圖2所示。

圖2 換土墊層法中的砂墊層應力分布

2.4 擠淤置換法

擠淤置換法在應用時，需要同步開展擠淤、填充碎石以及強夯等各種工作，將原本的淤泥軟土地基替換為具有更強承載能力的碎石墩體，大幅度減少地基的沉降量。在擠淤換填的過程中，施工人員可以采取爆炸、壓載以及震動等方式，針對擠出軟土后的地基，結合換填的尺寸范圍進行填料的選型工作，通過合理的計算做好滑移穩(wěn)定性、土層沉降量的優(yōu)化控制工作。在實際應用時，擠淤置換法對于淤泥質土以及淤泥土層且土層厚度較薄的環(huán)境，具有較強的應用效果。

2.5 水泥土攪拌樁復合地基法

水泥土攪拌樁復合地基法需要借助固化劑對軟土進行固化處理，主要材料為石灰以及水泥。使用深層攪拌機鉆入軟土地層，并將石灰和水泥材料與軟土拌和，通過軟土與兩種材料的反應改變原有的土層結構，形成具有更高強度和穩(wěn)定性的加固土，確保在上方修建的市政公路不會在運行期間出現(xiàn)沉降、位移等問題[3]。在實際操作時，施工單位通常會采用攪拌土體+固化劑漿液或者攪拌土體+固化劑粉末的方式開展施工，相關工序如圖3所示。水泥土攪拌樁復合地基法在應用時，無須如換土墊層法一般對原有的軟土挖掘替換，不會因對土體的鉆入與攪拌導致地基承受側向擠壓應力。在施工期間，不會對城市周邊造成較大的施工噪聲和環(huán)境污染。對市政道路周邊的管道建筑不會產(chǎn)生較大影響，可以靈活選擇塊狀、柱狀等多種攪拌樁類型，還可以結合載荷以及公路結構進行優(yōu)化布置。

圖3 水泥土攪拌樁復合地基法工序示意圖

2.6 旋噴樁復合地基法

旋噴樁復合地基法是復合地基技術的一種。在應用時，需要借助鉆機完成地層鉆孔工作，借助孔洞將注漿管插入到指定位置，通過高壓泵提供的20MPa的壓力將漿液噴射到軟土層之間，實現(xiàn)漿液與軟土的混合固化，具體施工工序如圖4所示[4]。在實際應用時，施工單位需要靈活選擇擺噴、旋噴以及定噴等噴射方式，實現(xiàn)對樁基固化形狀的優(yōu)化控制。

圖4 旋噴樁復合地基法施工順序示意圖

3 真空聯(lián)合堆載預壓法的應用分析

3.1 真空聯(lián)合堆載預壓法的工藝和施工方法

真空聯(lián)合堆載預壓法融合了堆載預壓以及真空預壓兩種技術，在施工過程中，需要嚴格按照施工工序開展作業(yè)，工序流程包括：排干公路施工區(qū)域的地表水—平整施工區(qū)域—圍堰建造—土工格柵鋪設—土工布（防水）鋪設—砂墊層（風化、濾水）鋪設—塑料排水板打設—淤泥等軟土空攪—濾水網(wǎng)埋設—檢測設備布置—壓膜溝挖掘—土工布鋪設（即保護密封膜）—三層密封膜布置—擋水埝與壓膜、真空泵連接及試驗—十天穩(wěn)壓抽真空—土工布鋪設（保護密封膜）—分級堆載—監(jiān)測評估預壓效果—卸載。

3.2 真空聯(lián)合堆載預壓法施工的質量控制

施工單位需要結合實際需求，做好兩種預壓固化技術應用順序的控制工作。一方面，施工單位可以在真空預壓15 天左右時，內(nèi)部氣壓相對穩(wěn)定的情況下，開展堆載預壓工作；另一方面，施工單位也可以在地基沉降受真空預壓影響變得極為緩慢時，應用堆載預壓技術[5]。在砂墊層鋪設施工期間，施工人員需要做好排水砂的質量檢測工作，同時對真空泵、排水板等設備材料進行功能驗證和質量核查工作，避免影響預壓效果。在打設塑料排水板期間，施工人員需要對其深度進行合理控制，避免出現(xiàn)打設過深貫通地下水的情況，確保預壓固化效果不受地下水影響。在抽真空期間，施工人員需要對三層密封膜的狀態(tài)加強監(jiān)測力度，及時修復處理漏氣問題，避免影響后續(xù)的堆載預壓質量。在填筑堆載料期間，施工人員需要按標準對填筑質量進行分層檢測，避免在不合格的填筑層上方施工。

4 結語

綜上所述，市政公路在施工過程中，通常會面臨軟土地基這類強度低、易沉降的施工環(huán)境。針對軟土地基，施工單位需要合理應用堆載預壓法、真空預壓法、換土墊層法、擠淤置換法、水泥土攪拌樁復合地基法或旋噴樁復合地基法等軟基處理施工技術，做好軟土層固化處理工作，還可以聯(lián)合應用堆載預壓法、真空預壓法等技術，實現(xiàn)多種技術優(yōu)勢的融合，滿足市政公路工程的質量和進度要求。