换填法在市政工程软土地基处理中的应用

换填法在市政工程软土地基处理中的应用

尹守坤

天津中建建设有限责任公司  天津  300000

摘要：由于软土在自然状态下基本呈现流塑状态，且含水率一般大于50%，压缩性较强。因此，为了避免在软土地基上修筑公路时路面出现裂缝、开裂以及路基的不均匀沉降，需要对地基进行特殊处理。软土地区市政道路因承载力不足极易出现路面不稳定、路基不均匀沉降以及水平位移等问题。软土地基的处理，常用的技术有换填法、强夯法、化学加固法、堆载预压法等，工程应用中应根据地形地貌、地层成因类型、岩土性质、产状与分布情况、软土地基厚度、地下水类型和分布情况、软土的物理力学性质、材料场地情况以及工程级别等因素，选择合适的软土地基处理方法。换填法具有施工工艺简单，可就地取材，效果好，速度快，不需要特殊机械设备等优点，在软土地基处理中应用频率相对较高。

关键词：换填法；市政工程；软土地基

引言

换填加固是软基加固技术中较为常见的加固技术，换填加固技术的工作原理为：使用承载能力较强、坚固系数较高的土质替代软土地带中含水量较高的不良土体，以此提高软土地基的强度和承载能力。在换填加固之前，施工人员要先了解软土地基的实际情况，根据实际情况选择换填材料，一般情况下换填材料为灰土和素土。选好换填材料后，施工人员应选择换填技术，通常换填加固技术需要借助大型机械设备，因此，小型施工一般不会应用换填加固技术。除此之外，施工人员要想提高换填加固技术的质量，就要尽可能减少土层深挖，并重视路面夯实工作，以此将换填加固技术的优势发挥到最大，提高软基加固的质量，保证整体市政路桥施工的质量与安全。

1软土地基简述

软土地基最大的特点是土质之间的孔隙大、土壤中的含水量高、有一定量的黏土和体积相对较小的粉土。黏土和粉土中含有的负电荷会大量吸收土壤中的水分，致使黏土和粉土的土层水分增加，进而增加黏土的黏性。此外，土质之间孔隙大是造成地基稳定性不高的主要原因。同时，软土地基在施工重力和外力的影响下，会出现形变，进而产生流动性，也会影响软土地基的稳定性。只有对软土地基进行加固，才可以有效防止地基土质流动，降低市政路桥坍塌的风险。软土地基的抗剪能力相对较弱，通车后车辆的自身重量和碾压重量会导致地基内部结构形变，为后续车辆通行埋下安全隐患。

2换填法在市政工程软土地基处理中的应用

2.1水泥搅拌桩应用

水泥搅拌桩系指在软弱土壤中添加混凝土及其它硬质料，采用搅拌器进行强力搅动。其基本原理就是使用具有凝聚效果的物质，由搅拌机不断地搅拌，使其与软粘土发生物理、化学反应，从而与软粘土产生一种稳固的凝胶。在这些物质中，钠离子与钙离子彼此间进行了交换，形成了稳定的离子。通过混合后，软土地基可以硬化形成水稳性、整体性和一定强度的加固土体，使软弱地基的抗压能力得到显著改善。软土和其他固化剂在机械作用下发生化学反应，固化为复合地基，混凝土混合桩与周围的软土相配合，利用新的桩身与周边的土体抗压和桩端的受力，从而提高了地基的稳定性。它的优势是充分发挥了原状土壤的作用，在搅拌过程中无污染、无噪声、无振动，对周边建筑物、地下管线、管道等影响较小，适用于建筑密度较高的施工，同时还可以根据工程要求，选择柱状、格栅状、壁状、块状等不同形式的加强形状。它是一种较为完善、得到了普遍使用的技术，它不但适用于路桥的软土地基，而且还适用于其它工程的软土地基。水泥搅拌工艺适合于淤泥、淤泥质土、粘性土、粉细砂、中粗砂、粉土、饱和黄土等，不适合于有较多的大型孤石、多障碍物、硬土等。

2.2加长钢护筒打设

钢护筒应埋入软土地基中，并利用钢丝来维持其稳定性，为保证钢护筒能够准确地打设到预设位置，在打设过程中，选用ZX450H型液压式自动打桩机实现钢护筒打设。该打桩机的最大臂长为20m，最大打入深度可达10m。钢护筒主要起加固桩基的作用，若想取得最佳的加固效果，施工中的钢护筒的强度与刚度需达到一定要求。某工程中，选用5cm厚的钢板材料制作加长钢护筒。根据场地软土地基的地质条件，钢护筒只有在深入地基5m左右时，方可达到最大值，因此分别选用钢护筒的长度为10m，15m和20m，并外加三节5m长的护筒，便于根据施工需求适时调整钢护筒长度。打设钢护筒时，利用精度较高的量测仪器，随时检测钢护筒在打设全程中是否始终处于垂直状态。同时，配合振动锤，防止钢护筒打设期间受阻情况发生。通常设定振动锤的激振力为1000~2000kN，空载振幅在10~20mm范围之间。按照以上准备，可保证钢护筒打设到位。

2.3桩基成孔

将DTR3205H型液压全套全回管钻机压入套管2~4cm，当钻机的第一节套管钻进地基的1/4后，立即安装下一节套管同时利用旋转钻杆进行取土，取土深度不低于1.5m。取土过程需与下压套管同步，并保证套管的底口要超前取土面20~25cm。当第二节套管进入到地基的1/2后，利用旋挖钻机在取土位置进行护壁成孔，直至孔深达到桩基持力层。成孔过程中，要严格控制钻头的垂直度，做到随挖随测随纠偏，必要时可采用碎石块进行抛石纠偏。

2.4旋喷桩施工

在旋喷注浆桩施工开始前，需要做好施工场地平整工作，提前挖好排浆沟以便后期泥浆的排出。正式施工前应制作2～3根工艺试验桩，确定旋喷桩的施工工艺及桩的参数。然后将钻机安装至孔位中心并确保垂直，采用跳桩法施工防止孔间串浆。钻孔后用沙袋堵住孔口，防止碎屑落入孔中。值得注意的是，在插管时，为防止泥沙堵塞喷嘴，喷水和插管可同时进行，但水压力不应大于1MPa，防止破坏沿途的渗透土层。喷管达到预定深度后，先送气，待到气体压强到达指定值时再送浆液，等喷射压力达到设计压力后再提升喷管。旋喷桩应由下而上均匀喷射至设计标高，在这个过程中严格控制浆液的凝固时间、浆体流速、运送量、输送压力以及提升速度等参数。在喷射施工完成后，对送浆管进行清理工作以备后续继续施工。另外，在注浆完成的基础上进行灌注施工。水泥浆液质量必须满足相关要求，这对整体质量有十分重要的影响。有条件的情况下，可以在施工现场建立搅拌机现场配置水泥浆液。在配浆的过程严格遵守相关规范，确保浆液内材料配比的科学性，同时充分搅拌保障浆液的一致性和均匀性；还需要保证旋喷过程浆液的运输量，避免浆液供应不足的问题；在低温天气下，充分考虑气温对非连续性喷射可能出现的影响，对运浆管道采取一定的保暖措施。

结语

综上所述，地基是市政道路工程的基础，决定了整个项目的质量。市政工程地质条件不佳，可以通过换填法的应用有效改善地基土的变形特性、渗透性，显著提高地基承载力，工后实现沉降显著下降，地下水干扰变小，地基土压缩性降低等预期效果。因此，在市政工程软土地基处理过程中，应结合以往施工经验与软土的特性，依据经济性、有效性原则，选择适宜的软土地基处理技术，充分发挥软土地基处理技术效果，确保市政道路施工作业的顺利开展。

参考文献

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