软基加固施工技术在市政道路施工中的应用

摘要：市政道路施工中，软土路基对施工质量具有较强的危害性，在项目施工中，必须根据软土特性，结合技术优势和实际条件，选择合适的软基处理方式，确保路基能够保持足够强度，有效提升路基稳定性。本文在明确市政道路软基特征及危害的基础上，说明双向水泥搅拌桩法、真空联合堆载预压法、塑料排水板处理等技术应用要点，以此为市政道路路基施工方案設计提供参考，以有效提升工程项目施工质量。关键词：市政道路；软基加固；施工要点市政道路软土路基施工技术选择，需要以改善软土性能、提高软基承载力、减少地基沉降为根本出发点，需要在考虑技术应用成效的同时，减少施工作业对周边环境的影响，实现施工成本的有效控制。当前软基加固施工中，技术类型更加多样化，处置技术日臻完善，但是在技术标准建设方面还较为滞后，因此在施工过程中，必须强化对施工组织和技术优化的重视程度，有效提升施工技术水平，推动软基加固效果不断提升，为项目施工质量控制奠定良好基础。一、市政道路软基特征及危害（一）市政道路软基特征软土是指在市政道路项目建设中，受静力或缓慢流水环境影响，形成的以细颗粒为主要成分的地基类型，在沿海地区、西北黄土地区都有较为广泛的分布。在工程项目施工中，淤泥、泥炭、冲填土、杂填土及饱和含水黏性土等，通常都被称为软土。在市政道路项目施工中，软土路基具有如下特征：一是工程性质差别大，由于软土分布广泛，软土成因多样，土质存在较大差别，因此具体至不同工程项目中，软土工程性质有较大差别。二是天然含水量较大，通常在40%～70%之间，饱和度达到90%以上，且会随液限升高而升高，导致处理过程中固结较慢。三是具有较强触变性，在土性发生改变时，颗粒之间的作用力也会变化，在扰动作用下导致土层强度下降，并在平稳中发展。四是孔隙比大、压缩率高、抗剪强度低，较为容易产生应力集中现象，在后期运营时极容易出现不均匀沉降。（二）市政道路软基危害市政道路施工中，软土路基是较为常见的地质结构，对工程施工质量具有显著影响，在施工技术体系应用中，必须根据实际情况来分析软基危害，选择合适的加固技术，为后续施工奠定良好基础。首先是软土路基强度较差、承载力不足、压缩系数较高，在施工中易出现不均匀沉降现象，在处理不到位的情形下，必然会对市政道路项目整体质量产生影响。其次是软土路基在运行过程中，会在长期外部载荷作用下出现较为严重的基础变形，对上部结构质量产生显著影响。最后是软土路基中通常含有大量的负电荷，会对施工效果产生影响，在处理不当的情形下，也会影响市政道路后期使用寿命。在软土路基加固处理不到位的情形下，会导致道路在后期使用中出现不同程度的坍滑或沉陷现象，导致路面沉降不均，甚至可能会导致严重的交通事故发生，因此在施工管理中，必须强化对软土路基加固处理的重视程度，选择合适的处理技术，以有效规避危害现象发生。二、软基加固技术类型及应用要点（一）双向水泥搅拌桩法1.原理及优势双向水泥搅拌桩是在传统单向水泥搅拌桩的基础上，利用同心双轴钻杆上焊接的两组螺旋叶片，在双动力系统作用下，同时在正、反两个方向旋转搅拌水泥土的工艺类型。利用相逆的搅拌作用，在搅拌作业时，能够将水泥浆控制在两组叶片之间，在提升搅拌均匀性的同时，有效规避传统工艺中存在的浆液上冒问题。双向水泥搅拌桩施工中，正反两个叶片同时动作，还能够相互抵消叶片的水平剪力，避免钻杆的左右摆动现象，有效提升桩体垂直度，尽量减少对桩体周围土地的扰动作用。双向水泥搅拌桩法成桩加固深度能够达到20m，对地质结构复杂的软土路基具有良好的处理效果。2.施工工艺双向水泥搅拌桩施工前，需要做好施工参数方面的准备，桩位采用等边三角形方式布置（如图1所示）。根据规范要求和现场勘察数据，合理确定桩径、平均桩长、桩间距；选用合适标号的水泥，确定水泥用量、桩身28d无侧限抗压强度；做好原材料质量检测，并做好成桩过程中参数检测准备。在将施工场地清表整平后，依照如下流程进行施工：第一，桩位测量放样，依照图纸和现场情况确定桩位图，施打范围确定为两侧人行道外边缘放坡线0.5m以外。第二，水泥抽样检测，由质检人员做好抽检，为后期解决工艺和质量问题提供参考依据。第三，现场试桩，根据软土性质验证技术参数合理性，并根据试桩结果进行调整。第四，采用“两喷四搅”方式进行桩体施工，在钻进至设计深度并确认水泥浆已经到达桩底时，开始进行提杆作业。提杆速度通常控制在0.8m/min～1.2m/min为宜，采用同步提升、喷浆、搅拌方式进行处理，确保水泥浆与被加固软土达到充分拌合。钻杆提升至工作基面下部20cm位置时，应当将喷浆机关闭并进行重复搅拌下钻，再反转提升搅拌至地表位置，以确保整体搅拌达到良好均匀度。第五，养护及回填，依照设计要求，参照现场环境条件进行养护，在养护验收合格中，进行下一步回填处理。3.质量控制要点在双向水泥搅拌桩工艺应用中，为确保施工质量得以有效控制，应当做好如下方面质量控制：一是严格做好成桩试验，准确设定搅拌机运行速度、喷浆压力及单位时间喷浆量等技术参数，为现场施工提供准确依据。二是利用导向架做好调整控制，将地面垂直度控制在1.5%以内，起吊设备平整度控制在5cm以内，以有效保障桩身垂直度。合理设定水泥浆液配合比，制备过程中需将水泥用量误差控制在1%以下，并加入适量混凝剂，避免在成桩前初凝。三是由专人做好搅拌桩钻杆下沉和提升时间，将各项操作时间误差控制在5s以内，根据实际情况动态调整时间间隔，确保水泥浆能够完全到达桩底位置。四是合理做好复搅，如由于现场条件限制无法一次完成，二次喷浆桩身应当重叠0.3m～0.5m，复搅需重叠1.0m以上，以确保水泥浆与软土能够达到搅拌均匀性[1]。五是在停浆而无法连续作业时，需将桩机钻头下沉至停浆面0.5m以下，待恢复正常后再喷浆提升，停浆时长应当控制在3h以内，如超出要求，则应当及时将搅拌桩拆除，并清洗输浆管。如在12h无法进行补浆，则应当做报废处理。如进行补浆，则桩身重叠长度需大于1.0m，以确保成桩质量达到设计要求。六是输浆管长度应当控制在60m为宜，最长不得超出80m[2]。施工过程中，如钻头直径磨耗量超过1cm，需及时更换，钻头直径不大于设计桩径3cm，避免桩身出现成型不良问题。（二）真空联合堆载预压法1.前期准备真空联合堆载预压法在较为深厚的软土地基中具有较好的处理效果，利用真空预压和堆载预压相结合，有效提升软土地基稳定性，加固处理示意图如图2所示。在施工作业前，应当依照施工要求和地质情况，将场地平整为中间略高、四周略低、坡度3%以内。砂砾垫层通常是使用中粗砂填充，杂质含量在4%以内，不得出现石块等硬物。砂砾层厚度在35cm左右，在塑料排水板打设后，再铺设15cm的砂砾垫层。2.施工工艺真空堆载预压法工艺主要包括三个流程：一是打设塑料排水板，满足排水要求。所选择的塑料排水板，芯板和滤膜技术参数要符合设计要求，并能够满足成本控制要求。在施工中还应当选择合适的施工机械，确保施工效率和施工进度得以有效控制。在打设时应当做好插板机垂直度控制，如放样后作业时间间隔加长，需重新套管投点定位，避免位置偏差较大对施工质量产生影响。二是真空预压，合理布置真空管道，确保真空负压传递均匀性。根据地质情况合理确定真空管道埋深，使用黏土密封墙做好土体密封处理，避免对预压效果产生影响。在抽真空过程中，需要用水做好密封墙养护，在砂砾层上铺设密封膜，确保真空预压效果。三是堆载预压，在真空预压施工满载30d，真空稳压达到80kPa后，开始进行堆载预压，不能出现过早或过晚现象，避免出现路基失稳现象[3]。堆载预压应当采用分级形式进行，先是布置合适厚度的细料，在沉淀后再进行第二次堆载。每层堆载完成后，都应当使用压路机进行静压，确保压实度达到设计要求后，再进行下一层堆载。3.效果检测真空堆载预压法本质上是将土体固结，以此实现对软土路基的有效加固，因此在施工作业中，应当采取土体取样检测方式，确保加固效果达到设计要求。检测内容主要是相应部位和深度土体的含水率，确保含水率满足后续施工要求。在施工作业中，需要在合适位置布置孔隙压力传感器、深层分层沉降仪、地表沉降仪等检测设备，根据观测参数变化，分析地基的固结度、沉降量变化情况等，并在施工完成后确定合理的卸载时间。在当前研究中，还有使用有限元模型对监测数据进行分析的方法，能够更为精准地分析软基加固效果影响因素，优化施工工艺，有效提升施工质量。（三）塑料排水板处理技术1.施工准备塑料排水板法既可以单独应用，又可以与真空联合堆载预压法等结合应用，在市政道路软土路基处理过程中具有良好應用成效。在正式施工前，需在施工场地合适位置开挖排水沟，将现场上层淤泥水、浮浆等清理干净，做好杂物清理直至达到平整要求位置。参照图纸确定施工范围，制定施工方案，确定施工流程。在完成测量放样、沟槽开挖、底部铺设砂砾垫层并压实后，合理确定排水板布孔位置。做好机械设备和辅助设施准备，将排水带安装到位并做好处理，沉管插入土体合适位置后，将套管拔起。铺设土工布、顶砂层并做压实处理，为正式施工奠定坚实基础。2.施工工艺市政道路软土路基加固处理中，塑料排水板处理工艺，主要包括如下几个流程：第一，铺设砂砾排水垫层，在做好前期准备后，采用大型机械与小型机械相结合方式进行铺设，砂砾整体厚度应当控制在300mm以内，最大粒径＜500mm，小于0.5mm的粒径含量控制在12%以下，小于5mm的粒径含量控制在35%以下。根据现场地基情况，选择合适的压实处理方法，以确保渗透系数控制在1×102cm/s左右为准。第二，插入塑料排水带，插带机应当由专人操作，确保在压力作用下，能够将土层内水分挤压处理，并经由滤膜进入板芯内，顺沟槽排除。要做好排水带安装和固定，禁止采用搭接法进行连接，合理采取沉管措施，控制插入速度。在入土达到设定值后，将套管缓慢拔出，在距地面350mm处剪断。第三，铺设土工织物，先顺道路纵向铺满，确保织物平整度，之后进行横向铺设并预留足够的锚固长度。在回折覆裹后回填300mm厚的黏土，回填后禁止堆放杂物。对于出现撕裂及破损等现象，应当采用搭接方式进行修补。第四，路基填筑，土工布铺设完成后，在上层铺设300mm的顶砂层，使用压路机进行压实，填筑路基。填筑过程中，应当根据预压荷载量和抗剪强度设计要求，合理控制加荷速度，做好路基稳定性安全系数分析，在稳定性达到1.1后，再进行后续施工。3.质量控制要点在塑料排水板施工过程中，首先要确定排水带技术指标，主要包括板材厚度、宽度、单位长度质量、抗拉强度、纵向通水量等芯板技术指标；确定渗透系数、干态延伸率、湿态延伸率、有效孔径、单位面积重量等滤膜技术指标，为整体质量控制奠定良好基础。其次是在施工过程中应当做好误差检验，将板间距偏差控制在±1.5cm以下，将垂直度控制在1.5%以内，板长应当大于设计值要求。再次是在施工中要尽量避免对表层软土的扰动，尽量缩短导管与桩尖之间的孔隙，确保排水通畅。最后是要做好沉降与