道路工程軟土地基施工技術(shù)研究

【摘 要】隨著我國公路工程的蓬勃發(fā)展，對于道路設(shè)計施工中不可避免的遇到軟弱土層，在面對種類繁復(fù)的道路工程軟基處理方法時，由于工程技術(shù)人員各處理方法的橫向?qū)Ρ?，因此對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)驗決策的階段。本文對繁復(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[1]。由于道路的大規(guī)模、全方位的建設(shè)，即便是綜合航測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)計施工的要求[2]，對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)定時間相對于其他類型土基要長的多，軟土地基在自然狀態(tài)下可以保持穩(wěn)定，然而當(dāng)軟土受到擾動時，其結(jié)構(gòu)會出現(xiàn)破壞而產(chǎn)生流動現(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，也帶來了施工人員選擇軟基處理的難題，因此本文對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、拋石擠淤法等來處理軟土地基。換填法，對于換填法，通過采用人工或者機(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)勢是施工工藝較為簡單，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，通過人工或者機(jī)械的方式對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，淺層加固法施工簡單，適用范圍廣，對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較厚的路段，對于軟土范圍在3～15m的軟土地基，處理效果具有明顯優(yōu)勢。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15m，同時在使用水泥攪拌樁法處理軟弱土基時，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，施工簡單便捷，對施工設(shè)備要求較少，因此袋裝砂井法優(yōu)勢較為明顯。

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，但是由于其在制作摻和料時使用有水泥或者石灰等穩(wěn)定劑，在施工時易于對周邊環(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錘擊法施工打入，其噪音大不利于夜間施工，同時施工設(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)的攪拌葉片同時正反進(jìn)行旋轉(zhuǎn)攪拌，并在攪拌時調(diào)整攪拌扇葉的直徑形成上部大截面逐漸過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，且正反同時進(jìn)行切削攪拌也具備了施工無振動、低噪聲、對周邊土體無擾動等特點。

6.結(jié)論

通過對淺層土基處理、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，使施工人員對常用處理方法有一個理性的認(rèn)識，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].中國公路學(xué)報，2003（02）：23-27.