陳鳳熔

（中鐵隧道局集團(tuán)路橋有限公司，天津 300300）

0 引言

軟土路基是指道路施工中土質(zhì)比較軟弱，孔隙較大，透水能力較強(qiáng)的土壤結(jié)構(gòu)。在山東濱海城市，分布著大量的河流與湖泊，從而使得路基土中的含水率較高，因此，山東部分地區(qū)的路基中包含著眾多的淤泥、沼澤、泥炭類軟土，這些軟土往往承載能力較低，可壓縮性較大、含水率較高，并且在道路竣工后，路面極易出現(xiàn)沉降、裂縫等病害，嚴(yán)重影響公路使用壽命。為了避免上述現(xiàn)象的發(fā)生，許多公路在施工時(shí)都會(huì)采取相應(yīng)的技術(shù)，對(duì)路基土進(jìn)行換填或加固，以保證道路的長期穩(wěn)定[1]。

1 工程概況

某公路全長15.3km，雙向六車道，設(shè)計(jì)時(shí)速為80km/h，路基所在地區(qū)軟土較多，含水率較高。據(jù)估算，軟基地段超過9km，約占60%。從地勢(shì)來看，工程區(qū)北高南低；從地貌上看，該地區(qū)存在著眾多魚塘、灘涂、沼澤，致使土基中含水率較高，而在此類土基上修筑公路，易遇到飽和淤泥質(zhì)黏土和松散粉細(xì)砂層，若處治不當(dāng)，不僅施工難度大，也極易引起服務(wù)期路基路面的開裂情況，造成橋頭跳車和坑槽、裂縫等病害。同時(shí)，該施工區(qū)域地形平坦、開闊，地下水豐富，水位高，周邊石材少、海砂資源豐富。路基填土高度低，地基長期受水浸泡、海洋漲潮退潮的沖刷等，要保持路基的長期穩(wěn)定，不僅施工難度大，且需要提前做好相應(yīng)的處理措施[2]。為確保本項(xiàng)目路基施工后可以長期保持穩(wěn)定，選取K1+050—K2+550 標(biāo)段作為試驗(yàn)路段，并對(duì)此試驗(yàn)路段展開研究，作為本項(xiàng)目施工的參考依據(jù)。本項(xiàng)目公路路基路面詳細(xì)結(jié)構(gòu)見表1～表2。

表1 公路路基樣式

表2 公路路面結(jié)構(gòu)層樣式

2 水泥攪拌樁法在工程實(shí)踐中的應(yīng)用

2.1 軟土路基的破壞形式

高速公路高填深挖路基邊坡的穩(wěn)定性與很多因素有關(guān)，可以分為外部因素和內(nèi)部因素兩大類。軟土路基的破壞形式表現(xiàn)為路堤邊坡失穩(wěn)和變形。邊坡失穩(wěn)主要是由于路基邊坡在填筑時(shí)填筑速度過快、壓實(shí)度不足、邊坡坡度過大或者路基的承載力不足，從而導(dǎo)致邊坡產(chǎn)生剪切變形，引起路基失穩(wěn)。軟土路基的變形主要是由于路基土自身的可壓縮性大，而土體顆粒多為飽和狀態(tài)，在受力作用下，土顆粒被壓縮，土體中的水分被擠壓排出土體，使得土體在荷載作用下產(chǎn)生豎向變形和側(cè)向膨脹。一般情況下，軟基的變形可分為兩個(gè)部分，第一部分為施工階段引起的，通常情況下被稱為瞬時(shí)沉降，但實(shí)際情況下，路基的變形并不是瞬時(shí)產(chǎn)生。第二部分主要是在道路的運(yùn)營階段，此時(shí)產(chǎn)生的沉降也稱為工后沉降。對(duì)于軟土路基地區(qū)而言，路基的工后沉降往往需要的時(shí)間比較長，因?yàn)槁坊械乃植皇撬矔r(shí)被擠出，經(jīng)過荷載的長期作用，孔隙中的水分才會(huì)被逐漸排出，土基逐漸密實(shí)，承載能力變大[3]。

2.2 軟基特性與處治方法

本項(xiàng)目所屬地區(qū)軟土多屬濱海相沉積，作為軟土路基具有如下突出特點(diǎn)：

（1）軟土為飽和淤泥質(zhì)黏土和粉細(xì)砂，成分、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，分布不均勻。

（2）地下水位高、水量大、難以疏排。

（3）低填路堤較多，扣除路面結(jié)構(gòu)層0.84cm 后，填高一般多在0.5～2m之間。

針對(duì)不同的軟土類型，其處治方法也各不相同，軟土與對(duì)應(yīng)的處治方法見表3。

表3 軟基特性與處治方法

2.3 加固技術(shù)的對(duì)比

本項(xiàng)目所在地區(qū)為濱海相沉積型軟土，對(duì)于該類型的軟土路基，處理時(shí)多選用換填法、淺換加筋法（格柵、格室）、拋石擠淤法（片石+碾壓或強(qiáng)夯）、強(qiáng)夯法（強(qiáng)夯或強(qiáng)夯轉(zhuǎn)換）、水泥攪拌樁（干法、濕法）。其中，淺層軟基的處理主要使用換填法、加筋法等，深層軟基的處理主要使用排水固結(jié)法、拋石擠淤法、深層攪拌法、水泥攪拌樁法等。由于本項(xiàng)目所在地區(qū)軟土層較厚且分布廣泛，不適宜使用換填法和加筋法，但若使用拋石擠淤法則需運(yùn)輸和購買大量的換填土以及碎石，強(qiáng)夯法也很難對(duì)本工程所在地區(qū)軟土進(jìn)行夯實(shí)，因此，本文選用水泥攪拌樁法進(jìn)行軟基的加固[4]。

水泥攪拌樁法對(duì)軟基加固的原理是依靠水泥與軟土在水的作用下產(chǎn)生的一系列物理化學(xué)反應(yīng)，從而使軟土凝結(jié)硬化成一個(gè)整體，提高軟基的承載能力。

2.4 水泥攪拌樁施工工藝

本項(xiàng)目所布設(shè)的水泥攪拌樁按等邊三角形進(jìn)行設(shè)置，樁徑的大小為650mm，兩樁基之間的距離為1 000mm，見圖1。

圖1 水泥攪拌樁布設(shè)方案

由于水泥攪拌樁對(duì)于水泥的性能要求較低，因此本文選用比較常見的P·I 42.5 硅酸鹽水泥，依據(jù)《公路工程水泥及水泥混凝土試驗(yàn)規(guī)程》（JTG E30—2005）對(duì)該水泥的性能進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果見表4。

表4 水泥性能試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)表4 檢測(cè)結(jié)果，可以看出，本項(xiàng)目所選的P·I 42.5 硅酸鹽水泥，滿足規(guī)范要求，可以用于項(xiàng)目施工。由于水泥攪拌樁是利用水泥與土體發(fā)生物化反應(yīng)，從而提高土基強(qiáng)度，因此，需要在施工前確定混凝土的最佳水灰比[5]。本文在0.40～0.50的區(qū)間內(nèi)設(shè)置六組不同的水灰比，通過室內(nèi)試驗(yàn)，測(cè)得的7d、28d 無側(cè)限抗壓強(qiáng)度如表5所示。

表5 水泥與土硬化物抗壓強(qiáng)度檢測(cè)結(jié)果

對(duì)上述數(shù)據(jù)分析，見圖2。

圖2 水泥與土硬化物抗壓強(qiáng)度

結(jié)合圖2 和表5 可以看出，在上述6 組水灰比中，水灰比為0.44 時(shí)7d 和28d 的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度最大，因此，本項(xiàng)目水灰比選擇為0.44。確定好水灰比后進(jìn)行攪拌樁施工，具體施工工藝流程見圖3。

圖3 水泥攪拌樁施工流程

依照上述流程，施工完成后進(jìn)行承載能力和沉降量的檢測(cè)。

2.5 樁基承載力檢測(cè)

（1）承載力檢測(cè)

根據(jù)上述步驟，完成對(duì)試驗(yàn)樁的施工。施工完成后，對(duì)試驗(yàn)樁的7d 和28d 無側(cè)限抗壓強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)。檢測(cè)結(jié)果表明，試驗(yàn)樁的7d 無側(cè)限抗壓強(qiáng)度為0.61MPa，28d 無側(cè)限抗壓強(qiáng)度為1.25MPa，復(fù)合攪拌樁的承載能力達(dá)到142kPa，均滿足設(shè)計(jì)要求。

（2）沉降量檢測(cè)

對(duì)本項(xiàng)目的沉降量采用現(xiàn)場(chǎng)靜載試驗(yàn)進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果見表6。

表6 沉降量檢測(cè)結(jié)果

根據(jù)表6，對(duì)沉降量進(jìn)行分析，見圖4。

圖4 沉降量檢測(cè)結(jié)果

根據(jù)表6 和圖4 可知，使用水泥攪拌樁后的沉降量大大減小，小于300mm，說明土體的整體強(qiáng)度得到提高，本文所使用方法取得了良好的效果。

3 結(jié)語

本文依托某公路工程，對(duì)該地區(qū)軟基類型和特性進(jìn)行分析，并采用水泥攪拌樁加固技術(shù)，對(duì)該地區(qū)的軟土路基進(jìn)行加固。結(jié)果表明：采用0.44 的水灰比，以間距1 000mm、直徑650mm 等邊三角形布設(shè)攪拌樁，其承載能力得到大大提高，單樁承載能力大于1.0MPa，復(fù)合樁的承載能力大于140kPa，沉降量小于300mm，軟基加固取得了良好的效果。