軟基加固技術(shù)在市政道路施工中的應(yīng)用研究

席信

（貴州建工集團有限公司，貴州 貴陽550001）

1 工程簡介

都安高速公路T20，項目區(qū)域位于貴州省惠水縣，位于貴州省中南部，北鄰貴陽，西及安順，地勢北高南低，地表起伏較大，路線均屬于黔南惠水縣地區(qū)范圍，起訖樁號K121+660—K133+810。全長12.15km，雙向8車道，其中改擴建段施工長度9.01km，在惠水互通接既有惠興高速，此后路線與惠興高速并線，利用原惠興高速作為新建右幅，新建左幅4車道，改建為雙向8車道，路線向西跨漣江，經(jīng)蠻貢寨、崇明哨、九家灣在巖頭寨設(shè)大龍樞紐與惠興高速分離并與S309省道相接，止于惠水縣大龍鄉(xiāng)。

1.1 區(qū)域地質(zhì)概況

1.1.1 地層巖性

項目區(qū)域主要出露地層巖性為灰?guī)r，地層時代為古生界的泥盆系（D）、石炭系（C）和二疊系（P）；新生界的古近系（E）、第四系（Q）。

1.1.2 地質(zhì)構(gòu)造

區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造：大龍坑斷層（F2）位于大龍坑附近，惠水城西向斜以西，總體走向北北東，長度約為16km。斷面近似東傾，傾角75°，斷層?xùn)|西兩側(cè)出露為二迭、石炭系地層，該斷層為一正斷層，與路線大角度相交于K131+080。斷裂均為非全新世活動斷裂，主要造成巖體破碎；翁現(xiàn)斷層（F3）位于小龍坑附近，大龍坑斷層以西，總體走向近東西，長度約為9km。斷面近似南傾，傾角60°，斷層?xùn)|西兩側(cè)出露為石炭系地層，該斷層為一正斷層，與路線小角度相交于K139+800。F3翁現(xiàn)斷層斷裂破碎帶發(fā)育，降低了巖體的整體性和強度，易形成崩塌、坍塌或地基失穩(wěn)等地質(zhì)災(zāi)害，建議該段線路采取必要的加固措施；水波龍斷層（F5）位于長順城西，翁現(xiàn)斷層以西部起點以西，總體走向近南北，長度約為8km。斷面近似南傾，傾角65°，斷層?xùn)|西兩側(cè)出露為石炭系地層，該斷層為一正斷層，在金銀洞附近與翁現(xiàn)斷層（F3）相交。與路線小角度相交于K131+200。斷裂均為非全新世活動斷裂，主要造成巖體破碎。

1.2 水文地質(zhì)條件

地下水補給排泄區(qū)以漣江及冷水河為主的地表水系，是區(qū)域內(nèi)地下水的主要排泄基準面。根據(jù)含水層巖性、地下水賦存條件及水動力特征等，區(qū)內(nèi)地下水可劃分為第四系松散巖類孔隙水、基巖裂隙水及巖溶水3大類型。

1.2.1 第四系松散層孔隙潛水

主要賦存在山坡、山凹、溶丘谷地和河道及階地中的第四系松散堆積層中，常年以山坡上部基巖地層中的巖溶水、裂隙水、溝谷溪水、河水、大氣降水補給為主，大部分水體沿坡體向低處流動，排泄于溝谷、河流中，少部分水體下滲到基巖裂隙中，轉(zhuǎn)化為基巖裂隙水，水量總體較小且受降水影響較大。該類地下水易接受河流、小溪與基巖裂隙水補給的地段，在第四系松散堆積物厚度較大的地段水量較大，對開挖工程（路塹、邊坡、隧道）有一定影響。

1.2.2 基巖裂隙水

主要賦存在基巖地層中，以大氣降水、巖溶水補給為主，其次為第四系松散巖類孔隙水的滲入補給，具有分布不均、水量變化較大的特點?；鶐r節(jié)理裂隙和風(fēng)化裂隙是該類地下水的主要賦存場所和運動通道，其流向受節(jié)理裂隙的連通性和基巖風(fēng)化裂隙層面的分布所控制，一般地表上的分水嶺也是該類地下水的分水嶺，該類地下水主要以泉水的形式排泄于地表，部分補給巖溶水，水量較大且受降水影響明顯，該類地下水在線路走廊帶內(nèi)分布廣泛，對開挖工程（路塹、邊坡、隧道）有一定影響。

1.2.3 碳酸鹽巖巖溶水

主要賦存在路線走廊帶內(nèi)的石炭系、二疊系白云巖、灰?guī)r地層中，以大氣降水、基巖裂隙水、地表水的補給為主，其次為第四系松散巖類孔隙水的滲入補給，發(fā)育程度總體上受褶皺、斷裂和巖層層面控制，具一定方向性，分布位置具有規(guī)律性差、富水性強、水量變化大的特點。溶洞、溶孔是其主要的賦存空間，節(jié)理、裂隙、溶洞是其主要的運動通道，其流向受非可溶巖分布、節(jié)理裂隙和巖溶的發(fā)育密度及連通性所控制，一般在可溶巖與非可溶巖接觸地段的巖溶中較為發(fā)育且水量較大。該類地下水的發(fā)育程度主要以地表巖溶洼地、落水洞等形式來體現(xiàn)，主要以暗河的形式排泄于地表，部分水體與基巖裂隙水相互轉(zhuǎn)化，其水量總體上較大且受降水影響明顯。水位隨季節(jié)變化較明顯，一般4～6月水量豐富，8月至次年3月水量顯著減少，甚至干涸，局部有承壓性質(zhì)。

1.3 地震

據(jù)國家地震局2015年發(fā)布的1/400萬《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》（GB18306—2015），項目區(qū)地震動反應(yīng)特征周期為0.35s，地震動峰值加速度值為0.05g，相應(yīng)地震烈度為Ⅵ。

1.4 氣象

惠水縣及長順縣屬濕潤地區(qū)的亞熱帶季風(fēng)氣候，具有山岳型氣候特點，冬季干燥，夏季濕潤，四季分明。據(jù)長順縣氣象站多年觀測資料統(tǒng)計，多年平均氣溫15.2℃，最冷月（1月）平均5.4℃，最熱月（7月）平均23℃，極端最高氣溫34.1℃（1966年8月17日），極端最低氣溫－8.5℃（1977年2月9日）。多年平均降水量1365mm，降水年內(nèi)分配不均，汛期5~10月降水量占全年降水總量的80.6%，冬季少雨。實測最大一日降水量243.8mm（1970年7月12日），多年平均蒸發(fā)量1121.4mm，其多年平均最大風(fēng)速為7.2m/s。

2 在都市建設(shè)道路施工中運用了軟基處理工藝技術(shù)的必要性

2.1 有利于增強道路的安全穩(wěn)定性

軟地基是一個惡劣地質(zhì)，一旦不完善的話將會影響到路面品質(zhì)，會產(chǎn)生下沉、坍塌以及開裂等問題，會嚴重影響到出行安全。而使用軟基增強技術(shù)則能夠有效改善軟土地基的承載能力，從而降低了路基工程質(zhì)量問題。

2.2 有利于降低維護成本

隨著人民生活水平的提升，車輛數(shù)量也越來越多，這樣就會增大道路的荷載，而市政主管部門也必須定期進行路面養(yǎng)護工作，會耗費巨大的人力物力與錢財。如果由于不能改善軟土地基出現(xiàn)沉降等問題的話將會提高養(yǎng)護成本，而使用軟基強化技術(shù)能夠改善路面品質(zhì)，延長路面的養(yǎng)護期，減少養(yǎng)護成本。

3 軟土地基的特點

（1）抗剪強度較低：軟土地基屬于不良地質(zhì)類，所以和正常土質(zhì)相比，軟土壤顆粒分布的空隙比較大，抗剪強度比較弱，可以降低市政路面工程的強度。

（2）觸改性較好：由于軟土地基的土層相對而言來講比較柔軟，所以抗壓力較低，而且土層一旦受到外界力量影響的話就是很易變壞。另外，由于軟土地基的流變性作用又比較強，使得路面上很容易發(fā)生局部整體下沉等問題。

（3）含水量比較大：軟土地基的孔隙大、流動度強，正是由于含水量比較大。而軟農(nóng)村土地基中多是軟泥和黏土，負電性比較多，所以很容易被水汽吸收，而水汽馬上都會滯留在泥土上，也會提高泥土的含水率[1]。

4 軟土地基形成和危害

要加快我國城市社區(qū)建筑工程增長速度，首先就必須加強對城池內(nèi)市政公路建筑工程的基本工程建設(shè)。而在建筑物路基進行施工流程中，最重要的就是建筑物基礎(chǔ)地面的牢固問題。目前，在建設(shè)我國城市政府公路建設(shè)中最常用的土質(zhì)基，是由黏土摻合粉土所構(gòu)成的軟土地基。而作為公路建設(shè)的最基本結(jié)構(gòu)部分，由于軟土地基的抗壓相當(dāng)不好，在受到外力壓迫后很易變化，因此無法確保公路的穩(wěn)定與安全性。所以在建設(shè)我國城市政府公路建設(shè)時，就必須對軟土地基采用強化技術(shù)來提高抗拉力度，以增加在公路建設(shè)進行后的穩(wěn)定性。

（1）軟土地基，基本是由黏土與粉土相互結(jié)合而形成的。因為土壤成分具有孔隙空間，因此土壤的結(jié)構(gòu)比也較疏松，當(dāng)遭受雨水甚至是地下水源的時，土壤對水分的吸收力很強，因此土壤內(nèi)的含水率也會相當(dāng)高。而水分在被吸納后，會長時期地在軟土混凝土層內(nèi)持續(xù)地累積，將會導(dǎo)致土壤之中的空家愈來愈大。同時基于土壤的成因會有大量的空氣流入土壤之中，所以土壤也會顯得比較疏松。這一狀況對路面施工建設(shè)產(chǎn)生了重要的影響。軟土地基的土質(zhì)抗剪硬度也相當(dāng)?shù)汀Ｔ谑艿膲簭娤喈?dāng)大時，就會發(fā)生土質(zhì)嚴重變化的狀況。這就對路面與施工建筑造成了極大的安全隱患。要避免在路面建成后可能會出現(xiàn)的塌方等現(xiàn)象，就必須要加強市政道路的安全與穩(wěn)定性。

（2）由于軟土地基在建設(shè)過程中，最大的影響因素是由于土壤疏松而造成的地基變形的問題。以及由于軟土地基的土壤流變性易變性的特點。即使對其進行了基本密封等方面的處理，在遭受外力擠壓之后也很容易出現(xiàn)對土壤產(chǎn)生各種方式的扭曲現(xiàn)象。若不是根據(jù)土壤進行了科學(xué)性的處理方法，也就無法對土壤扭曲現(xiàn)象產(chǎn)生合理的抑制作用。所以，一旦正常投入使用路面以后很快就會發(fā)生道路受到碾壓之后很容易發(fā)生坑洼，或者坍塌的狀況，大大增加了路面施工的養(yǎng)護支出，同時還會造成事故威脅民眾人身安全[2]。

5 軟土地基的幾種加固技術(shù)

通過上述該市政工程概括數(shù)據(jù)，總結(jié)以下8點加固技術(shù)。

（1）可采用對軟土地基進行表層加固的方法，利用技術(shù)手段排出軟土路基中吸附的大量水分，減少土層的含水率。同時減少進入空氣的孔隙，提高軟土基的穩(wěn)定性和結(jié)實性能。在實際技術(shù)運用中，可選用灰土回填的沙子進行土墊板的管理，防止出現(xiàn)地下含有水的土壤上涌吸收問題，從而減少對軟泥土質(zhì)的危害。同時需要針對具體路面建設(shè)情況來做出評估，是否必須敷設(shè)排水渠道。

（2）在進行工程加固的技術(shù)中，經(jīng)常采用對土壤深層軟基問題的加固方法或采用土木工程綜合材料進行加固。首先，對建筑物及施工道路的軟土土質(zhì)問題進行資料收集和分類，然后根據(jù)土壤的產(chǎn)生因素和強度，以及造成影響強度的各種因素。通過專業(yè)儀器與設(shè)備測定了這一區(qū)域，該地區(qū)的土壤密實率通過采用控制震動裝置，可以保持土壤在軟土層中的振動一定頻段，并同時加入土木合成材料與軟土進行混勻，從而建立比較穩(wěn)定的土壤結(jié)構(gòu)以實現(xiàn)強化地基的目的。不過也因為此技術(shù)，對軟土地基進行的施工量相當(dāng)大，從而在實現(xiàn)規(guī)?；┕ぶ芯哂休^大的局限性。

（3）在對軟土地基的處理中，還可采用碎石和粉煤灰等細顆粒物材料進行混合添加，來改變軟土地基的地質(zhì)構(gòu)造，從而提高結(jié)實性能，不過也必須重視粉煤灰等物料的品質(zhì)問題，要選用品質(zhì)合格的物料進行添加才能提高路基在建成后的總體品質(zhì)。

（4）采用了混凝土管樁的加固技術(shù)，可以直接通過水泥向軟土地基內(nèi)進行施工，而且只要求掌握好管樁的硬度和標(biāo)高的準確性就能夠進行，在高速公路施工過程中應(yīng)用范圍相當(dāng)廣泛并且能夠大大提高施工速度的技術(shù)。

（5）如果在易產(chǎn)生大量水分的路面，可采取采用專業(yè)插板機設(shè)備將塑料排水板直接置入軟土地基內(nèi)，使排水板底下存在大量水分的軟土路基，在經(jīng)過專用設(shè)備所施加的預(yù)壓荷載力之后，再利用排水管道的砂質(zhì)泥土壓實以剝離出水分。這一技術(shù)是因為排水板的制作和施工成本比較低廉，并且由于施工方法簡單便捷具有很好的實用價值，同樣也在道路施工過程中被普遍地使用。

（6）還可通過對整個工程建設(shè)區(qū)域進行具體勘測，布設(shè)預(yù)應(yīng)力管樁來增加軟土地基的強度。并且在進行鋪設(shè)之前，一定要確定了軟土地基的存在厚度和具體范圍，并且做好了取樣分析工作之后才能夠進行打樁施工。同時為了保證路面施工的質(zhì)量，在施工過程中一定要嚴格按照技術(shù)規(guī)范嚴格實施。

（7）目前在道路地板補強建筑施工技藝中，最為普遍的是使用強夯法對地板進行補強。使用總重能夠達十多噸或者上百噸的重錘進行自由落下運動，并在距離高處達幾米或者數(shù)十米以上處夯點軟土地基，讓軟泥迅速地固結(jié)壓實，從而增加了整體的質(zhì)量硬度和穩(wěn)定性。不過這一技術(shù)需要在地質(zhì)構(gòu)造中具有粗大晶粒的不飽和濕黏土等地質(zhì)基底上才能夠應(yīng)用，同時在施工作業(yè)方面存在相當(dāng)大的困難。

（8）還可采用凍結(jié)技術(shù)比對來實現(xiàn)對軟土地基的處理，這一技術(shù)利用超臨界二氧化碳和液體氮氣通過制冷機與液壓控制系統(tǒng)的結(jié)合，把膨脹后的液體超臨界二氧化碳打入土壤內(nèi)，然后再通過冷卻設(shè)備對軟泥進行冷卻凝結(jié)來定型，通過這種方式來改善軟土土質(zhì)的質(zhì)量強硬程度。這一技術(shù)不僅僅可以在軟土地基應(yīng)用，而且對于其他土質(zhì)基礎(chǔ)也能夠進行強化處理，所以也是在路面施工中的常用手段[3]。

6 結(jié)語

直到現(xiàn)在，中國的道路路面施工技術(shù)仍在進行著研究突破，并致力于怎樣更迅速、更方便、更安全地完成路面施工建設(shè)，改善道路路面品質(zhì)，以及如何在增強交通道路方面對社會經(jīng)濟的發(fā)展推動力。因此我國必須加大研究力度發(fā)展環(huán)境科學(xué)，對城市建設(shè)問題開展更加深入的科學(xué)研究與調(diào)查，在合理使用城市公共資源的前提下，探索更適合我國國情的城市發(fā)展方向。