软黏土中市政道路管线及构筑物的地基处理技术及应用
高振宇
摘 要：市政管道埋设对地基土有一定要求，特别是重力流排水管道这类对沉降要求较高的管道，在铺设前必须做好软黏土地基处理工作。为此，本文在充分了解软黏土地基引起的工程问题的前提下，对软黏土中市政道路管线及构筑物地基处理技术要点进行了分析，并结合案例，进一步规范了地基处理流程，以期全面提升工程质量。
关键词：软黏土；市政道路管线；地基处理
0 引言
市政道路建设需要铺设污水管、雨水管等各类管线，此类管道铺设对路基沉降都有一定要求，其中要求最高的为污水管、雨水管，如管线产生压缩沉降或侧向位移，则管体就会出现纵向弯曲，从而影响管道稳定性，甚至出现管道破损、漏水等问题。目前，国内对于市政道路管线及构造物软黏土地基处理还没有统一的规定，论述也相对较少，为此，需以长期积累的大量施工经验为依据，结合工程地质情况及施工条件，合理提出软黏土地基处理方案，只有这样才能不被地基沉降所影响，才能避免路面、管道被破坏。
1 软黏土地基引起的工程问题
软黏土地基是指通过淤泥沉积物、腐殖质所构成的细颗粒土，其特点为含水量大、孔隙比大、压缩性高及承载能力低等。如在此类土层做地基施工，必须采取行之有效的加固措施。据大量实践可见，软黏土地基施工，将会对工程建设质量造成严重的不利影响，所引发的工程问题，主要包括以下几点：
首先是地基承载力问题。在荷载长期作用下，如地基承载力低于上部构筑物的使用要求，极易出现地基剪切破坏，从而对其使用性能造成不利影响，或破坏上部构筑物。
其次，均匀沉降问题。地基经荷载反复作用，极易出现变形现象。相比规定允许值，如沉降值、水平位移值或不均匀沉降差在其以下，则构筑物使用性能将大受影响，同时，不均匀沉降危害更严重。
第三，抗浮稳定性问题。当构筑物为地下式或半地下式时，埋设到地面以下，如抗浮措施不到位，构筑物会因此失稳，甚至浮起。在施工过程中，上浮失稳问题时有发生，将会造成严重损失，因此必须重视抗浮稳定性。
2 软黏土中市政道路管线及构筑物的地基处理技术要点
2.1 管线地基处理
雨水管道、污水管道及给水管道都属于市政道路管道工程，结合当前建设施工现状，常用的管道地基处理方法包括深层搅拌法、高压旋喷桩等。
（一）深层搅拌法
在饱和软黏土地基加固中，深层搅拌桩是最常见的一种加固方法，其固化剂主要选用水泥、石灰等，作用机理为就地通过专门的搅拌设备强制搅拌软黏土与固化剂，通过均匀搅拌，产生一系列的反应，从而增强地基强度。相比其他加固方法，具有施工便捷、无污染，干扰性小等优势。
当前，深层搅拌法常用两种，即水泥搅拌桩与粉喷桩，这两种搅拌法，均可用于淤泥质土或饱和粘性土地基处理。区别在于水泥搅拌桩主要通过浆喷进行处理，而粉喷桩则是通过粉喷进行处理。
（二）高压旋喷桩
旋喷桩法是指利用钻杆通过高压水泥浆从水平方向的噴嘴喷出，从而构成喷射流，以此进行土体切割，或与土充分搅拌，达到加固地基的目的。采用这种方法施工时，要求同时进行喷射、旋转、提升等工序，其工艺优势在于有利于提升地基承载力、改进土的变形性质，其设计参数如表1所示。
2.2 构筑物地基处理
检查井、工作井、倒虹井等都属于市政管线构筑物，在构筑物地基处理中，同样要考虑地基加固问题，保证满足地基强度需求，且在一定范围内合理控制地基变形。当在软黏土上施工市政构筑物基础时，市政构筑物对地基有一定要求，但这种情况下，天然地基无法满足该要求，因此必须做好天然地基处理工作，确保市政构筑物使用性能良好。目前，常选用换填法、预压法等进行处理。
（一）换填法。在浅层软土地基或不均匀地基处理中，通过换填垫层法可将基础底面以下软弱土层全部挖除，随后一层一层进行高强度填料换填，且做好压实工作。一般可选用砂石、灰土、粉煤灰等作为垫层材料。因选用的换填材料不同，压实工艺不同，则其密实度也不尽相同，但都需控制在0.94～0.97范围内。相比其他材料，粉煤灰则需控制在0.90～0.95。要求压实后，在130～300KPa之间控制垫层承载力。
（二）预压法。预压法的原理是在构筑物施工前，即预压建筑场地，保证通过竖向排水体将土体内的水彻底排除，当地基出现不均匀沉降，上体将快速固结，此时将大大增强地基强度。堆载预压法、真空预压法是当前常见的预压法。根据软黏土层厚度大小，可选用不同的施工方案。一般情况下，软黏土层厚度在4m以内，可选用天然地基堆载预压法，当厚度在4.0m以上时，则不宜选用此加固方法。
3 案例分析
某市政道路工程全长3357m，此路段规划60m宽，其中跨河段共4处，是连接某城市南北向的主要交通通道，同时可实现两道快速路的充分沟通，有效地发挥城市快速路的优势，并起到缓解立交压力的目的。
3.1 地质情况
按照地质勘查结果可知，本路段共分为9大层，细分则共14亚层，包括杂填土、素填土、淤填土、亚粘土、亚砂土、淤泥质亚粘土、粉砂等。经分析，施工现场软黏土深度较大，埋深深度不同，具有较强不均匀性。此外，道路沿线存在两类地质条件，即淤泥质土、粉质粘土，具有较大地质变化，且地下水位较高，如管道埋设深度过大，则会大大增加管道开挖难度。
3.2 管材及检查井情况
根据施工要求，可按照表2合理选择管材与检查井材料。
3.3 地基加固处理
按照施工场地地层实际情况进行地基加固处理，主要分为4部分，具体如下：
（一）在2、3层土层上设置管道、边沟、检查井等基础，且层厚在800mm以上时，可直接作为上述基础的持力层。本路段可适用于雨水管。
（二）在4层淤泥及淤泥质土上设置管道、边沟、检查井等基础，地基加固可选用水泥搅拌桩施工，本路段可适用于污水管。
（三）在1层填土层上设置部分雨水管或雨污水支管，且填土层厚在600mm以下时，需将所有都挖除，当填土层厚在600mm以上，则将600mm挖除即可，随后需做宕渣夹土回填，夯实要求一层一层分层完成。
（四）当管道埋深在6m以上，可直接通过顶管施工。选取沉井施工法即可完成工作井施工。
3.4 水泥搅拌桩处理分析
根据施工要求，此工程管道管径最大值及检查井最大面积分别为D1200、9m2。因此，可选用水泥搅拌桩处理法用于本工程地基处理，如表3所示。
通过室内试验确定配合比，根据设计要求，需在1.6MPa以上控制室内水泥土90d龄期试块立方体抗压强度，在0.8MPa以上控制28d龄期试块立方体抗压强度。
相比113.5KPa复合地基承载力特征值，经检测70.2KN/㎡为检查井最大荷载，该值低于复合地基承载力特征值，由此可见，复合地基与承载力需求相符。
经检测102.8KN/㎡为管道最大荷载，同样在复合地基承载力特征值以下，因此，满足承载力需求。
为便于快速施工，均可选用10m桩长作为本工程所有管道、构筑物基础，水泥搅拌桩Φ0.5m。则顶管施工可直接用于部分埋设较深的D1000、D1200管道基础。
4 结束语
综上所述，伴随国民经济迅速发展，国家在基础设施建设方面的投入越来越大，进一步扩大了交通道路工程建设规模。当前，我国城市化建设进程逐步加快，市政道路工程建设取得了极大的发展。软黏土作为一种不良地基土，如何在其上铺设市政道路管线及修建构筑物极为重要，其中如何做好软黏土地基处理工作成为了关键。为此，必须结合工程实际情况，规范施工工艺，重视施工关键技术水平的提升，保证工程整体质量。
参考文献：
[1]周华.软黏土中市政道路管线及构筑物的地基处理技术及应用[D].浙江大学，2016：1-75.
[2]吴利伟.软黏土中市政道路及构筑物的地基处理技术及应用[J].房地产导刊，2016，（33）：100-101.
