探析軟土地基處理技術在市政路橋施工中的應用

陳煥釗

廣州市第二市政工程有限公司 廣東 廣州 510030

1 軟土路基的特點

1.1 承載能力差

軟土地基主要包括淤泥、淤泥質土、飽和軟粘土等（如圖1所示），其自然水分含量高，孔隙大，固結系數小，滲水性差，壓縮性高，強度低，承載力低。軟粘土表面含有大量的負電荷，可以大量地吸收周圍的空氣中的濕氣，所以在軟粘土地基上往往含有大量的濕氣。試驗結果表明，在軟粘土地基中，土壤的含水率可達到36%，土體壓縮率在0.01～0.02。在軟土中，由于土壤水分含量高，土壤結構易受干擾，承載力差，從而造成路面不均勻的沉陷。

圖1 軟土地基

1.2 穩定性差

市政路橋在正常運行過程中，道路本身會受到自重和車輛的載荷作用，軟質地基本身存在著較大的不穩定因素，其自然孔隙率也較高，因此，在一定的道路和車輛載荷作用下，軟土地基的壓縮性和壓縮空間都會增大，從而導致其在短時間內發生變形。軟土路基的內摩擦角一般為20-35度，其排水抗剪能力在20 MPa以下，屬于較不穩定的情況。在長時間的行駛荷載作用下，路面發生了更大的非均質性沉降，從而導致路面局部剪切、整體剪切和穿透等，從而給路面的構造帶來不利的后果，從而產生路面凹陷、路堤失穩、路面開裂、側向膨脹等多種道路的病害。由此，軟土地基的破壞形式以連續不斷的沉陷而導致地基產生裂縫，進而導致地基的滑移[1]。

2 軟土路基對市政路橋工程施工的影響

2.1 影響路橋施工工序

對于軟土路基的處理會影響路橋施工的工序。軟土路基礎由于其自身的含水量大、滲透性差、強度差等諸多不利因素，因此在對相應的軟粘土路面進行地基處理時，要將以上缺陷進行逐一的解決才能達到要求，從而在一定程度上增加了路橋施工的工序，這就要求各施工方在施工過程中，要對各工序、各路段進行相應的軟土地基的治理。

2.2 影響路橋工程施工基礎

路基的治理是道路施工的重要環節，因此，在路橋施工前，必須確保路基的穩定。在國內，由于軟土地基的廣泛存在，在建設中不可避免地要對軟土地基進行相應的處理，而軟土路基的施工質量是今后道路工程建設的重要基礎。

2.3 影響路橋工程使用壽命

在市政路橋建設項目中，軟土路基礎的處理質量將會對后續路橋的鋪裝產生很大的影響，因此，在具體的施工中，必須對軟土路基礎的強度、承重能力、埋深度和施工物料進行嚴格的管理，在此基礎上，對軟土地基進行排水處理，以達到減少斷裂、沉降等目的，延長路橋的生命周期，提高路橋的綜合經濟效益[2]。

3 市政路橋工程軟土路基施工過程中存在的問題

3.1 缺乏對軟土路基的實地勘查

在進行路基建設之前，必須派遣有關的施工和設計者到工地進行實地考察，以確定軟土地基的施工區域及軟土地基的主要種類，并據此制訂相應的技術措施。然而，許多市政路橋建設項目在施工時，往往忽略現場調查，對軟弱地基的具體分布狀況不甚清楚，只在挖掘階段開始測量，不但大大拉緩了建設進度，而且對軟土地基的整體布置分析也造成一定的不利影響，從而影響了路橋工程的施工質量。

3.2 沒有選擇合適的軟土路基處理方法

在軟粘土地基的建設中，需要采用多種地基處理技術，如：土層置換法、排水固結法、表層處理法等。例如，對于穩定性較好、強度較高的軟土路，可以采用成本投入較低的表面處理技術，在地基中填塞裂縫，從而達到更好的加固效果，通常情況下，只有在含水量較低、穩定性較高的軟土路基礎時，才能達到較好的效果，大多數軟土路都是采用兩種或多種方式聯合進行。由于許多路橋建設單位為了節約資金，常常采取一種簡單的處理方式，沒有對軟土路基進行全面的分析，造成所選擇的地基處理方式與現實的狀況不相符，導致整個市政路橋工程的質量下降。

3.3 軟土路基施工技術不到位

目前，我國市政路橋建設還面臨著軟粘土地基的技術問題。其原因是，由于施工工人沒有按規程進行道路的填充和碾壓，造成了地基的內部構造裂縫，導致了地基的穩定性較低。另外，為了加速建設，施工方忽略了對地基承載力、水分含量等必須的檢查程序，從而對軟土地基的施工造成一定的不利影響[3]。

4 加固施工技術在市政路橋軟土地基施工中的應用價值

在市政路橋軟基建設中，要充分發揮加固技術的作用，必須對其在市政路橋軟基建處理設中的應用價值進行研究，其重要性如下：

（1）加強城市道路軟土地基的加固，促進工程的順利進行，減少市政路橋建設中因軟弱地基引起的質量問題，確保市政路橋工程的安全穩定。

（2）重視加強施工技術在市政路橋軟基建設中的運用，可以減少工程風險，全面改善路面結構的穩定性，保證城市的交通服務水平。

（3）在市政路橋軟基施工中，充分考慮加固施工技術，能有效地改善路面基層結構的強度，保障市政路橋工程使用壽命及行車舒適度。

5 軟土路基處理技術在市政路橋工程中的應用

目前，在我國市政路橋建設中，軟土地基的治理方式有三大類型，即：換填置換技術、土質改良技術和補強技術。軟土的置換，是指將軟弱地基上的軟土全部移走，然后用其它的材料進行填埋壓實；土質改良是指軟土的質量通過碾壓夯實、排水固結等方式來進行改善；土質補強是在土壤中添加其它材料，比如：水泥攪拌樁法、高壓噴射灌漿法等。

5.1 軟土路基換填置換技術

換填置換技術是目前較為普遍的一種軟土地基處置技術，它是將地基表層的不符合標準的土開挖，并按照工程的實際情況選擇具有高透水性、高強度、高硬度的土，例如素土、礦渣、砂石、灰土等，填充后要進行多道夯實，并進行分級，以確保更換的地基滿足設計的壓實度，提高地基強度。填筑物可提高路基的排水性能，減小土中的孔隙和水分，減小車輛引起的不均勻沉降，提高路基的承載力，確保路基的穩定。采用換填置換工藝時，必須對更換填料的品質進行嚴格的控制，并且嚴禁加入其它的雜物。換填置換法是一種比較昂貴的方法，它適用于地下暗溝或暗塘的表面和淺層的治理，其深度通常在0.5-3米左右，不宜用于深層或大體積的軟粘土，否則成本會很高。其施工工藝簡單，處理軟土快速，能全方位地提高地基質量。

5.2 軟土路基的夯實技術

夯實法實質上就是通過利用外部壓力將土壤壓實，從而減小土壤中的空洞，減小孔隙率，提高整個土壤的壓實性。這種方法是采用機械碾壓、強夯、邊填邊壓實等多種形式加固軟粘土基礎，強夯作用下能形成強震，沖擊波會將地基壓實，之后路基土層會被壓縮，從而導致路基的高度下降，所以必須采用其它適當的物料進行填充，分層壓實，以滿足工程要求的地基高度，另外，不宜在高水分的軟粘土中使用。一般情況下可以用于塑性系數小于10的土壤，且適宜的土層厚度應小于6米，因其噪音和振動較大，不適宜在附近有建筑和市中心地段使用。采用夯實法進行工程建設時，必須事先布置好排水設備[4]。

5.3 真空預壓技術

真空預壓法是對排水板預壓技術進行改進的一種新型的軟土地基處理技術，它是利用真空抽吸裝置將軟土中的氣體抽出來，通過壓力的不同，將軟土中的水分排出，擠壓出土壤中的水分，從而減少土體中的濕度，減少孔隙率，加快路基的沉陷，從而達到壓縮路基，排水固結，穩定路基的效果。這種施工方式可以減少預壓期，節約施工時間，而且在真空預壓期結束后，不會產生地基上的剪應力因排水增大的情況，從而避免了地基的剪力破壞問題。這種處理方式適合于松軟的飽和土壤，而滲透率很小的粘土則要慎重選擇使用。通常采用真空預壓法和堆載預壓組合使用，先按真空預壓抽真空至設計壓力合格后，再進行堆載預壓并繼續抽氣。

5.4 水泥攪拌樁技術

水泥攪拌樁系指在軟弱土壤中添加混凝土及其它硬質料，采用攪拌器進行強力攪動。其基本原理就是使用具有凝聚效果的物質，由攪拌機不斷地攪拌，使其與軟粘土發生物理、化學反應，從而與軟粘土產生一種穩固的凝膠。在這些物質中，鈉離子與鈣離子彼此間進行了交換，形成了穩定的離子。通過混合后，軟土地基可以硬化形成水穩性、整體性和一定強度的加固土體，使軟弱地基的抗壓能力得到顯著改善。軟土和其他固化劑在機械作用下發生化學反應，固化為復合地基，混凝土混合樁與周圍的軟土相配合，利用新的樁身與周邊的土體抗壓和樁端的受力，從而提高了地基的穩定性。它的優勢是充分發揮了原狀土壤的作用，在攪拌過程中無污染、無噪聲、無振動，對周邊建筑物、地下管線、管道等影響較小，適用于建筑密度較高的施工，同時還可以根據工程要求，選擇柱狀、格柵狀、壁狀、塊狀等不同形式的加強形狀。它是一種較為完善、得到了普遍使用的技術，它不但適用于路橋的軟土地基，而且還適用于其它工程的軟土地基。水泥攪拌工藝適合于淤泥、淤泥質土、粘性土、粉細砂、中粗砂、粉土、飽和黃土等，不適合于有較多的大型孤石、多障礙物、硬土等[5]。

5.5 高壓噴射注漿技術

高壓噴射注漿技術是將具有高壓注入孔的注漿筒與鉆孔一起進入指定的軟土地基，再通過注入補強漿體等注入軟弱地基，從而破壞松軟土壤的結構。在高壓注漿過程中，一般壓強高于20 MPa，在注漿過程中，由于注漿過程的壓力大、速度快、能量大，而在持續集中的注漿過程中，由于受壓、侵蝕等原因，會在一定的區域內形成區域影響。在土壤中，從極細的微粒土到大粒度的碎石土、卵石土，均能產生強烈的振動和攪拌，從而形成新的固體。采用高壓噴注漿機，能按工程需要，合理地選取不同的噴頭方位和方法，使其形成圓柱狀、扇狀、壁狀等形狀。通過采用高壓噴漿技術，將淤渣與水泥漿料混在一起，使其在一定程度上減小了松軟土壤的孔隙度，減小了地基的非均質性，并對地基進行了加固，從而改善了地基的穩定和承載性能。該方法適合于淤泥、淤泥質土、粘性土、沙土、碎石土、黃土等土壤，但對于有大量植被根系或塊石的強粘性土及土壤，則不適合采用，因為噴水流動受阻，其沖擊碎裂力會減弱[6]。

5.6 土工聚合物加筋技術

土工聚合物加筋技術原理是在軟粘土中加入一種或多種具有高拉伸性能的土工高分子材料，通常應用于土工膜、土工織物、復合型土工合成材料、特種土工合成材料等，特殊情況下還可以采用鋼筋片。在軟粘土中埋置土工聚合物，可以增強土體的抗拉強度，減少土體的破裂，而土工聚合物的加固則可以保持地基的結構，增加地基的剛性，減少地基的不均勻沉降，并具有防護、過濾、排水等功能。采用土工聚合物加筋法時，必須對土工布的材質進行嚴格的控制，選用撕破強度、抓握強度、頂破強度、抗張強度的材料，土工格柵選用強度糙度大、變形小的優質產品。這種工藝具有施工成本低，材料價格低廉，工序流程簡單，后續效果顯著。土工聚合物加筋法適合軟弱土，填土，砂土，邊坡填土，公路橋梁過渡段等。

5.7 排水固結的技術

在軟土地基上，最常見的就是土壤層特別薄，水分含量很高，所以要正確的利用排水加固技術。在實際情況中，最重要的是要在軟土地基上鋪設一種砂墊層，這樣才能使軟土固結，保證地基的穩定。此外，砂墊還可以用作地下的排水層，使填埋場的水位逐步下降，所以，采用排水固結技術，既能有效地解決軟土路基土層特別薄的問題，又能解決土壤水分含量問題。

5.8 粉噴樁加固

在此項技術應用之前，施工方必須認真清掃場地，對地勢較低的地區，采用粘性土進行回填，再用砂礫或砂土覆蓋薄弱地區，從而保證工程機械的正常運轉。采用這種方法必須嚴格按照施工工藝要求，而且必須事先進行試樁，樁數一般為5個，在施工前必須確定粉噴樁的實際速度和壓力。此外，在工程中所用到的混凝土和其它建筑材料，必須嚴格按照有關規定采購，并要提供相應的質量證書，防止出現劣質建筑材料，這樣才能保證加固的效果。

5.9 檢測

最終，通過檢查站進行現場檢查，其工作過程見圖2。按照圖2，對公路的軟土工程的施工驗收進行全面的施工品質控制。在具體的驗收階段，由專家進行檢查驗收，根據有關的測試方式，判定其是否達到了合格的要求。如果不達標，必須進行改造，直到達到標準，才能確保軟弱地基對道路質量的影響最低，并且測試指標滿足規定[7]。

圖2 施工質量驗收流程

6 結束語

軟土路基的加固與路面工程的施工和使用年限息息相關，選用合適的地基加固技術，可以采取兩種或更多種技術方法來進行綜合治理，對于軟土地基易于產生的沉降問題，在工程中要嚴格按照方案進行施工，從而達到提高路基承載能力和穩定性的目的，保證工程的施工質量。