軟土地基處理技術在市政工程施工中的應用

韓國良

（太原理工大學建筑設計研究院有限公司，山西 太原 030024）

0 引言

隨著城市道路建設的不斷增加，各種地理條件和施工環境對城市道路建設的質量提出更高的要求，軟土地基就是嚴重影響城市道路建設質量的不利條件之一，對軟土地基的處理在市政道路工程質量控制中尤為重要。

1 軟土地基性質概述

在市政工程建設過程中出現的軟土地基大致可分為兩種。

（1）淤泥及淤泥質土，這種地質主要出現在河道附近或地下水位較高的地段，這種軟土地基強度較低，在地基土質中天然含水量大、高孔隙比、滲透性較弱，并有流變性，這種軟土地基的不均勻沉降速度較快，且沉降歷時較長。這種軟土地基抗剪強度低，在進行道路施工時其路基承載力較難符合設計要求和標準，另外在荷載的長期作用下，極可能導致孔隙水壓力較大，對地基強度造成嚴重影響，一旦出現結構破壞，將導致其強度降低或迅速呈現稀釋狀態[1]。

（2）雜填土或其他高壓縮性土，這種地質在市政工程建設中經常遇到，例如，原地貌是沖擊深溝，后期用建筑垃圾、生活垃圾等雜填土回填起來的地段就屬于這類型的地基，或在地基土壤中含有其他有機物的腐殖土或飽和松散的粉細砂等均屬于該類型，這種地基結構松散，分布極不均勻，強度低、遇水會出現濕陷的現象。這種軟土地基呈現較強的壓縮性，難以實現長期穩定，在市政道路中容易形成大幅度的路基沉降，嚴重破壞路面結構。

2 市政工程軟土地基的特征

2.1 承載能力弱

淤泥質軟土本身含有較多的天然水，且其透水性低，根據大多數市政工程的實際案例相關資料及實驗結果得出，在河道附近或地下水位較高地段的淤泥質軟土路基中天壤水的含量在50%～70%，由于含水量的較高，土質的松軟度也大幅提高，進而導致地基所承擔的承載能力不斷減弱。雜填土或其他高壓縮土的軟土地基由于土壤顆粒之間的孔隙率較大，結構松軟，嚴重影響地基承載力。在這種地基上進行市政工程建設時會使構筑物或路橋工程面臨沉降甚至坍塌的風險。

2.2 沉降量大

淤泥質軟土地基由于受到天然水水量及壓縮性能的影響，軟土路基的荷載能力會隨之發生變化，不斷下降，如果承載量過大，會導致軟土地基產生強制壓縮，從而嚴重損壞軟土地基的整體效果，出現大面積的沉降現象。在震動荷載的作用下，軟土地基極容易出現沉降、側向滑動以及擠出底面兩側等問題，造成路堤出現失穩現象。在一定荷載長期作用下，軟土地基還具有流變性。隨著荷載作用時間的延長，土質變形越大，導致其長期強度遠低于瞬時強度，嚴重影響路堤、邊坡等穩定性。另外軟土地基還呈現出不均勻性，容易造成路基出現不均勻沉降，對路面結構造成破壞。

3 市政工程施工中軟土地基的處理原則

3.1 依據要求及標準處理

由于施工環境的不同，市政工程與其他工程建設存在巨大的區別。市政工程的施工設計要求相對比較高，并且更加嚴格。不同軟土地基的穩定性存在不同差異，路面平整度要求也相應地存在明顯的區別。如果軟土地基的等級較高，施工人員應選擇科學的方式進行處理，有效避免軟土路基出現沉降現象；如果地基的軟土等級較低，施工人員就可以運用加載技術，在軟土地基發生沉降之后，按照實際情況對軟土地基進行處理。除此之外，在處理方案中軟土地基的高度及深度會對軟土地基產生重大的影響，為此，在對軟土地基進行處理的過程中，施工人員需要依據施工具體方案嚴格執行，從而保證市政路橋及施工進度及工程質量。

3.2 因地制宜進行施工處理

不同地區的軟土地基，無論是含水量還是疏松程度都存在一定的差異。施工人員需要對土質的特點進行劃分，并且與施工的實際狀況相結合，采取具有針對性的處理方式。在市政工程路橋正式施工前，需要指派施工人員前往施工現場進行考察，充分了解施工現場的相關數據和資料。例如，如果工程建設場地是具有一定黏性的土壤，施工人員需要運用恰當的路面壓實技術，防止因為施工人員的具體操作而對地基產生影響，盡可能保障地基的完整性。若地基是砂質土壤，則施工人員需要運用擠壓聯合的方式對路橋工程進行處理。如砂樁與鎮壓技術，其能夠改善地基的結構，保證其流動性。

4 軟土路基處理技術在市政工程施工中的運用

根據不同類型的軟土地基以及市政工程項目對承載力及荷載作用方式的不同，需對軟土地基采取不同的處理方式，主要措施包括改善地基變形和穩定條件的換填、擠淤、排水固結法，土體擠密改善孔隙率的強夯、振沖法，土顆粒彼此膠結的旋噴、攪拌法。

4.1 換填技術

換填技術是市政工程施工過程中常用的地基處理工藝，主要適用于市政排水管道基礎的處理以及擋墻等結構物地基的處理，也用于雜填土地質的路基處理。其主要的施工原理是將軟弱土層挖掉，借助土質優良的回填土或粗粒料，將原有的軟土層進行替換，從而優化原有的軟土層地基的基本性能，最大限度地提升地基承載能力，對軟土地基問題進行有效防控。在進行填土施工的過程中，需要慎重選擇填料，其直接影響換填處理技術的實際施工效果，因此施工過程中必須根據實際情況選擇合適的填料。在進行填筑操作的過程中，要按照從中間向兩側填筑的方式進行施工，并嚴格控制好每一層的厚度[2]。

4.2 拋石擠淤

在河道附近或在地下水位較高的部位進行市政工程施工時，對淤泥或淤泥質濕軟地基的處理會經常用到拋石擠淤處理技術。這類型軟土地基含水量高，在處理以前很難把水分完全抽干，需要選用拋填片石的方法進行處理，使用碎石料加以填充，從而達到固化地基增加強度的效果。在實施過程中要嚴控石料粒徑，一般保持在30cm左右即可。在拋填施工過程中，要從中間往兩邊進行拋填，或從一頭向另一頭拋填，從而順利擠出淤泥，并將擠出的淤泥全部清除，最后用碎石填充卡縫，確保地基平整性，便于重型壓路機開展碾壓施工工作。

4.3 排水固結法

排水固結法是施工中常用的一種地基處理技術，適用于地下水位較高的軟土地基的處理。它是指當軟土層較厚時，向地基插入豎向排水管，使豎向排水管與地面上的排水管連通，形成一套完整的排水系統，進而有效排放地基水，使地基土強度得到有效提高，增強地基的穩定性和安全性。通過排水固結處理，可以有效地延長軟土地基的使用壽命，減少地基在使用過程中的沉降。排水固結法在施工過程較為簡便，施工技術要求和施工費用成本較低，因此這項技術在很多工程實例中有著廣泛應用，但是這項技術需要較長的固結時間，為保證施工質量，必須有足夠的施工工期，因此不適合工期較短的工程。

4.4 強夯法

強夯法操作非常簡便，而且工藝較為簡單，是一種較為傳統的處理方式，一般適用于河灘地區或有濕陷性土、人工回填土的軟弱地基的大面積處理。使用8～30t的重錘作為重力裝置，將其提升到10～25m的高度，使重錘自由下落，利用重錘強大的沖擊力壓實地基。為了充分發揮強夯法的應用優勢，在施工過程中需要對強夯力度、強夯高度及頻率進行精準控制，這樣既能確保軟土地基具備足夠的穩定性，又能夠有效避免出現夯擊過度的現象。在強夯法的基礎上，經過不斷的優化和改進，衍生出了強夯置換法，就是利用重錘對施工現場的軟土進行夯擊，然后使用片塊石或者其他粗顆粒材料進行回填，其能夠與軟土層共同作用，形成相對穩定的復合地基結構。

4.5 振沖法

對軟土地基進行處理時，振沖法施工方便，處理成本相對較低。一般適用于市政工程中軟弱土層的路基處理，通過振沖法對路基土體進行補強。振沖法按加固原理不同又分振沖置換法和振沖擠密法兩種。振沖置換法適用于不排水抗剪強度大于等于20kPa的黏質土、粉質土、飽和黃土等地基處理，振沖擠密法主要適用于加固粘粒含量小于10%的細砂等松散砂層地基。振沖法施工原理是通過振沖設備的水平向振力作用下將碎石等填充材料擠入側壁的軟土中，從而使樁體直徑擴大，直到擠入力和土體約束力平衡時振沖擠密樁的樁徑不再變化，振入的碎石等粗集料與樁周的粘質土構成復全地基，復合地基中的樁體有應力集中和砂井排水雙重作用，樁長未到達硬土層時復合地基又起著墊層的作用，因而能提高地基抗剪強度，減少沉降，從而提高軟土地基的承載力。

4.6 膠結法

膠結法處理軟土地基的處理技術也是在市政工程施工中常用的地基處理方法之一，多適用于場地平坦部位的結構物基礎的軟基處理。膠結法包括有旋噴樁和攪拌樁兩種工藝，兩種方法工藝不同但是原理相同，主要利用特制的旋噴設備或深層攪拌機械，將固化劑與地基深入的軟土進行攪拌，使兩者之間產生一系列的化學、物理反應，從而使軟土有效固結。此技術使地基具備水穩定性、整體性以及一定的強度，使地基沉降量有效減少，地基承載能力提高[3]。其中固化劑主要采用石灰或水泥等材料，通過此方法處理的地基能夠實現樁和土對荷載的共同承擔。此處理技術具有方法簡單、施工速度快、處理深度較深等優勢，但造價較高，并且在地質條件復雜的情況下進行運用時，難以控制處理質量。

4.7 化學加固技術

在路橋工程的施工過程中，化學加固技術主要包括電化學加固、硅化加固等。在大多數施工建設過程中，常會應用電化學加固方式對軟土路基進行處理，能夠有效解決軟土路基問題。硅化加固方法主要是在混凝土施工階段，施工人員利用多孔金屬灌注管將硅酸溶液注入相應的土層，這種加固方式既能夠獲得充裕的加固時間及加固半徑，又能改善土壤的滲透性及黏性[4]。在實際的施工過程中，施工人員可以根據土層特征，適當選擇單孔灌注的方式進行處理。

4.8 石灰攪拌樁

石灰攪拌樁的原理主要是利用石灰漿軟土地基中的大量水分進行吸收，這樣不僅能夠將軟土地基變得更加干燥。另外，也可以利用石灰將軟土中的灰分進行吸收，使軟土和石灰在這個過程中能夠非常好的凝結在一起，進一步形成攪拌樁。因此，石灰攪拌樁一般是被應用在地基內部的，與水泥攪拌樁相同，在實際施工中也需要重點關注石灰規格、比例。

5 市政工程軟土地基處理質量管理對策

5.1 保證地質情況的準確性和處理方案的可行性

對市政工程軟土地基有效的處理，需要提前全面掌握施工場地環境和地質情況等，從而擬定科學的實施方案，避免在操作過程中發生突發現象，對工程實施和最后的成果帶來負面影響?；诖耍谑┕で靶枰屑毧辈焓┕がF場地質和建筑環境等，詳細記錄相關數據，通過整合分析數據，核定出準確的地質信息，繼而將其作為依據，設計出可行的工程設計方案，讓軟土地基施工進度可以正常推進，確保工程質量。

5.2 保證地基處理所用材料的滿足設計要求

市政工程項目的正常運行和后期的養護與工程整體建設質量有很大的關系，工程項目所需要的材料質量直接影響工程整體質量，尤其是對軟土地基這些特殊部位進行處理時要嚴格控制工程材料的質量，必須滿足設計方案對材料的要求，并且對材料進行科學檢測，保證各種材料的性能指標滿足設計及規范要求。

5.3 保證地基處理施工工藝的準確性

在地基處理施工前，要先做好施工現場的地質調查工作，認真勘察施工現場，圖紙核實現場實際情況是否與設計圖紙一致，設計處理方案在現場是否可行，如有異常情況需及時與設計人員取得聯系，根據現場情況調整處理方案。在實施前需對施工技術人員進行詳細的交底，明確施工工藝的有關參數及控制指標，并在施工過程中及時檢查落實，發現偏差及時調整，確保現場實施嚴格按照設計方案執行，保證地基處理工藝的準確性，保證工程質量滿足設計要求[5]。

6 結語

目前，軟土地基處理已經漸漸成為市政工程施工建設的重點內容，在項目實施過程中，施工人員需做好對軟土地基的整治及處理工作，最大限度地保證市政工程施工的安全、質量及效率，確保市政設施能夠正常運行。在施工過程中，需要對施工場地進行有效勘察，用嚴謹的態度對施工場地的軟土地基進行分析，準確掌握地質信息，選擇可行的地基處理技術，以此提高工程建設質量。