道路工程軟土地基施工技術(shù)研究

【摘 要】隨著我國(guó)公路工程的蓬勃發(fā)展，對(duì)于道路設(shè)計(jì)施工中不可避免的遇到軟弱土層，在面對(duì)種類繁復(fù)的道路工程軟基處理方法時(shí)，由于工程技術(shù)人員各處理方法的橫向?qū)Ρ龋虼藢?duì)于軟基處理方法的選擇存在較強(qiáng)的主觀性以及片面性，還處于依靠經(jīng)驗(yàn)決策的階段。本文對(duì)繁復(fù)的軟土地基處理方法進(jìn)行歸類、匯總、解析，便于工程技術(shù)人員在處理方法的選用上無(wú)所適從，漏選較優(yōu)處理方案。

【關(guān)鍵詞】道路工程軟土地基；施工技術(shù)；研究

0.背景

軟土地基普遍定義是指由軟弱土（如淤泥、淤泥質(zhì)土等）構(gòu)成的壓縮層或者其它高壓縮性土層所組成的地基，具有天然含水量和壓縮系數(shù)高、天然孔隙比和沉降變形大、抗剪強(qiáng)度和承載力低、滲透系數(shù)小等特點(diǎn)[1]。由于道路的大規(guī)模、全方位的建設(shè)，即便是綜合航測(cè)圖分析道路選線方案，提高選線質(zhì)量，但是在建設(shè)中遇見一些軟弱土地基路段也是時(shí)有發(fā)生，因此為了增強(qiáng)軟土地基的承載力，加速軟土地基的固結(jié)沉降速率，使其承載力滿足道路設(shè)計(jì)施工的要求[2]，對(duì)軟土地基路段的施工技術(shù)進(jìn)行更深入的分類研究是有必要的。

1.軟土地基的工程性質(zhì)及處理目的

軟土地基通常含水量高，孔隙率大、滲透系數(shù)小、高壓縮性，因此其變形和穩(wěn)定時(shí)間相對(duì)于其他類型土基要長(zhǎng)的多，軟土地基在自然狀態(tài)下可以保持穩(wěn)定，然而當(dāng)軟土受到擾動(dòng)時(shí)，其結(jié)構(gòu)會(huì)出現(xiàn)破壞而產(chǎn)生流動(dòng)現(xiàn)象[2]。因此，加速沉降和保持其穩(wěn)定性是處理軟弱土層的主要途徑，軟土按照不同的分類方法，分類較為復(fù)雜，因此其處理方法較為繁復(fù)，但是他們都具有以下共同工程特征[3]。

（1）自然狀態(tài)下含水量較高，通常較其液限 大，通常大于 30%，介于40～50%之間，對(duì)于某些特殊環(huán)境下，軟土地基其天然含水率甚至大于 200%。

（2）自然狀態(tài)下軟土地基的孔隙比較大。

（3）軟土基層容重較小，自然狀態(tài)下其容重 γ通常在介于15～29KN/。

（4）軟土基層抗剪強(qiáng)度較小，其抗剪強(qiáng)度與土體排水條件以及荷載條件聯(lián)系較為密切 ，換言之，軟土基層的抗剪強(qiáng)度和土體的固結(jié)層度有關(guān)。

2.軟土地基的處理方法

隨著道路工程施工技術(shù)的飛速發(fā)展，道路工程軟土地基處理的方法也日漸多樣化，然而隨著處理方法的多樣化，也帶來(lái)了施工人員選擇軟基處理的難題，因此本文對(duì)多樣的軟基處理方法進(jìn)行分析、歸納、研究；將軟基處理方案按照處理深度進(jìn)行劃分歸類，分為淺層軟基處理方法（處理深度3m以下）、中層軟基處理方法（處理深度3～15m）、深層軟基處理方法（處理深度大于15m）[2]。

3.淺層軟基處理方法

對(duì)于地基承載力不足的軟土地基，為滿足路面結(jié)構(gòu)以及路基結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和穩(wěn)定性要求，常采用換填法、淺層加固法、拋石擠淤法等來(lái)處理軟土地基。換填法，對(duì)于換填法，通過(guò)采用人工或者機(jī)械的方式，用性能優(yōu)良的土體全部或者局部替換原位置不符合強(qiáng)度和穩(wěn)定性要求的軟土基層，換填法通常采用強(qiáng)夯擠淤法、砂墊層處理法、砂墊層法[2]等，換填法的優(yōu)勢(shì)是施工工藝較為簡(jiǎn)單，適用范圍廣，適用于處理淺層濕陷性黃土、膨脹土、雜填土、季節(jié)性凍土等。拋石擠淤法的原理較換填法相似，通過(guò)人工或者機(jī)械的方式對(duì)于道路基層全幅或者局部，拋投合適數(shù)量的片石，利用片石的沖擊力、重力將原位置處的軟弱土體、淤泥擠出路基范圍，從而提高路基強(qiáng)度，增強(qiáng)其壓實(shí)度、承載力。淺層加固法和之前的換填法、拋石擠淤法不同；淺層加固法是一種化學(xué)反應(yīng)方法，對(duì)路基范圍內(nèi)的軟弱土進(jìn)行初步處理，在土中摻入合適比例的水泥或者生石灰，利用摻入的穩(wěn)定料與土體之間的化學(xué)反應(yīng)來(lái)達(dá)到改善土層的目的，從而加強(qiáng)土體的承載能力，淺層加固法施工簡(jiǎn)單，適用范圍廣，對(duì)于較淺的濕陷性黃土、素填土、非飽和土處理效果都較好，但是其作用深度較為有限，通常認(rèn)為其作用深度僅僅限于05.～2m的淺層處理。

4.中層軟基處理方法

中層軟基處理方法是指適用于軟土地基相對(duì)較厚的路段，對(duì)于軟土范圍在3～15m的軟土地基，處理效果具有明顯優(yōu)勢(shì)。常用的方法有水泥攪拌法、袋裝砂井法、水泥攪拌法樁法，利用機(jī)械或粉噴機(jī)械將水泥漿或者水泥粉與路基范圍內(nèi)的軟弱土層進(jìn)行攪拌，通過(guò)拌合后形成的柱狀水泥土體，提高土基承載力，水泥攪拌法雖然施工工藝較為簡(jiǎn)單，但是使用水泥漿、水泥粉的量較大，使用水泥攪拌樁處理的軟土地基一般軟基最大深度不宜超過(guò)15m，同時(shí)在使用水泥攪拌樁法處理軟弱土基時(shí)，應(yīng)采用與之配套的環(huán)保手段，防止水泥漿水泥粉造成的耕地，城鎮(zhèn)，城區(qū)的污染病害。水泥攪拌裝法的優(yōu)點(diǎn)是其適用范圍廣，適用于處理淤泥，淤泥質(zhì)土，粉土以及含水量較高的粘土，但是其缺點(diǎn)也是較為明顯，盡管水泥攪拌樁法其經(jīng)濟(jì)效果明顯，但對(duì)于含石塊的雜填土其不適用。

袋裝砂井法原理是增加排水面積，通過(guò)增加的排水通道，使軟基中的水分在壓力作用下從軟土中排出，從而起到加速軟土沉降固結(jié)的效果。該方法通常使用機(jī)械在軟土地基中沉入透水性較好的沙袋，從而增大豎向排水通道。適用于處置埋深大的沖填土、飽和土，袋裝砂井法經(jīng)濟(jì)性較為合理，施工簡(jiǎn)單便捷，對(duì)施工設(shè)備要求較少，因此袋裝砂井法優(yōu)勢(shì)較為明顯。

5.深層軟基處理方法

深層軟土地基是指軟土層較厚的路段，通常深層軟土地基其處理深度達(dá)到15m，對(duì)于深層軟土地基處理方法有CFG樁、PHC管樁、釘形水泥土雙向攪拌樁是在深層軟土地基處理中較為常用的[5]。

CFG樁處理，其處理原理是以碎石作為骨料，摻入石屑、水泥能穩(wěn)定劑，按照一定的拌合比例拌合凝結(jié)成半剛性樁體，CFG樁處理技術(shù)其適用范圍較廣，骨料選擇范圍也比較寬泛，適用于處理淤泥質(zhì)土、粘性土、沙土、粉土等不良土質(zhì)。其具有施工效率高、速度快、質(zhì)量較易于控制等優(yōu)點(diǎn)，但是由于其在制作摻和料時(shí)使用有水泥或者石灰等穩(wěn)定劑，在施工時(shí)易于對(duì)周邊環(huán)境、耕地質(zhì)量產(chǎn)生較為嚴(yán)重的污染。

PHC管樁（預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁）其加固原理與碎石擠密樁的加固原理一樣，但是由于預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁的澆制、養(yǎng)護(hù)、預(yù)應(yīng)力張拉均處于預(yù)制廠里進(jìn)行，因此使用該種方法對(duì)軟土地基進(jìn)行加固處理效率高、質(zhì)量便于監(jiān)控、管樁便于批量統(tǒng)一生產(chǎn)，但是由于管樁需要通過(guò)錘擊法施工打入，其噪音大不利于夜間施工，同時(shí)施工設(shè)備投入也較為昂貴。

釘形水泥土雙向攪拌樁，其加固原理為采用攪拌葉片可調(diào)的攪拌葉片同時(shí)正反進(jìn)行旋轉(zhuǎn)攪拌，并在攪拌時(shí)調(diào)整攪拌扇葉的直徑形成上部大截面逐漸過(guò)渡到下部小截面的釘子狀水泥土攪拌樁，由于改樁體的特殊形狀，尤其適用于處理淤泥質(zhì)土、粉土和粘性土，其最大處理深度可以達(dá)到26m之深，且正反同時(shí)進(jìn)行切削攪拌也具備了施工無(wú)振動(dòng)、低噪聲、對(duì)周邊土體無(wú)擾動(dòng)等特點(diǎn)。

6.結(jié)論

通過(guò)對(duì)淺層土基處理、中層土基處理、深層土基處理的各種常用處理方法進(jìn)行介紹、總結(jié)、歸納，使施工人員對(duì)常用處理方法有一個(gè)理性的認(rèn)識(shí)，從而避免盲目的選擇軟基處理方法所導(dǎo)致的不必要損失，當(dāng)遇到軟土?xí)r，應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況（周邊環(huán)境、路基兩側(cè)構(gòu)筑物、軟土層厚度、道路基層內(nèi)軟土成分）進(jìn)行分析、選擇合適的地基處理技術(shù)，才能保證軟土基層的承載力以及穩(wěn)定性。

【參考文獻(xiàn)】

[1]周密.路橋工程施工的軟土地基處理技術(shù)實(shí)踐研究[J].江西建材，2015（02）：147.

[2]黃瑞章.道路工程軟土地基處理方案選擇研究[D].福建農(nóng)林大學(xué)，2013.

[3]章定文.軟土地基上高速公路擴(kuò)建工程變形特性研究[D].東南大學(xué)，2004.

[4]王益斌.試論軟土地基處理技術(shù)在公路施工中的應(yīng)用[J].江西建材，2015（01）：158.

[5]王曉謀，袁懷宇，賈其軍等.路堤下河灘相軟土地基變形研究[J].中國(guó)公路學(xué)報(bào)，2003（02）：23-27.