道路工程施工中的軟土地基處理技術(shù)

李云浩，劉方

（濟(jì)南城建集團(tuán)有限公司，濟(jì)南 250031）

1 道路工程中軟土地基的特點(diǎn)

軟土層通常高度松散，土壤密度相對(duì)較小，含水率大，壓縮性強(qiáng)，而且容易由于外界環(huán)境的作用，使土層結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。由于軟土地基易變形的特性，在公路建設(shè)中經(jīng)常引起嚴(yán)重的安全隱患。軟土多分布于沿海地區(qū)，因此，在沿海地區(qū)進(jìn)行道路工程建設(shè)，要全面實(shí)施前期地質(zhì)勘察，必須對(duì)該地區(qū)的土層進(jìn)行系統(tǒng)的勘測(cè)，綜合考慮土層的強(qiáng)度、含水率、抗剪性能等物理特性，對(duì)地質(zhì)勘察資料進(jìn)行分析，選擇合適的施工技術(shù)及施工方案。

1.1 抗剪強(qiáng)度低

由于軟土地基內(nèi)部存在較多的孔隙，整體抗壓能力下降，若不進(jìn)行處理就進(jìn)行工程建設(shè)，容易造成道路坍塌，影響行車安全、縮短道路使用年限。另外，道路承載性能下降，會(huì)增加后期養(yǎng)護(hù)工作的難度。

1.2 流變性高

軟土地基在承受較大的外力作用時(shí)極易發(fā)生變形，若施工中不嚴(yán)格按照道路工況選用科學(xué)、適用的軟基加固方法，將加速地基失穩(wěn)，從而引發(fā)路面塌陷，嚴(yán)重影響市政道路穩(wěn)定性，甚至增加道路使用的危險(xiǎn)性。

1.3 含水率高

與其他類型的土質(zhì)相比，軟土地基含水率較高，水分過多會(huì)使孔隙率增大，從而削弱地基的承載能力。一般軟土地基中的土質(zhì)由黏土、粉土構(gòu)成，土粒中含有大量負(fù)電荷，它們會(huì)吸附空氣中的水蒸氣，使土質(zhì)中水分增多。由于我國(guó)地域跨度較大，不同地區(qū)受不同氣候條件的影響，土質(zhì)自身特性也有差異，特別是南方多雨、潮濕地區(qū)，嚴(yán)重影響了軟土地基的整體穩(wěn)定性。因此，市政道路施工中存在許多難題。

1.4 抗剪性差

由于軟土地基本身的含水率高、滲水性較差，難以滿足公路工程的正常排水要求，在這種條件下，孔隙較大、土壤質(zhì)地較疏松的軟弱土層會(huì)因?yàn)槌惺艿募羟辛μ蠖a(chǎn)生較大的變形，失去穩(wěn)定性，從而使工程的質(zhì)量下降，甚至造成路面斷裂等嚴(yán)重的質(zhì)量問題。

2 地基處理要考慮的因素

2.1 根據(jù)地層特點(diǎn)選擇施工技術(shù)

道路工程施工中，由于土層的構(gòu)成相對(duì)復(fù)雜，應(yīng)根據(jù)土層的實(shí)際構(gòu)成狀況，選擇合適的處理方式。

1）如果土層結(jié)構(gòu)相對(duì)較厚，軟土層較淺，可以使用高壓噴射注漿技術(shù)進(jìn)行處理。

2）如果軟土層埋深較淺，而且整個(gè)土層厚度也相對(duì)較薄，那么可以使用表層處理技術(shù)。

3）如果軟土地基的土層較厚，而且沒有砂層，可以使用固結(jié)的方式進(jìn)行處理；如果處理完成后，地基無法快速達(dá)到預(yù)期強(qiáng)度，還可以使用垂直排水法。

2.2 施工條件

道路工程建設(shè)過程中，不同項(xiàng)目的施工條件會(huì)有差異，最終選擇的處理技術(shù)也會(huì)存在不同之處。在選擇軟土地基處理技術(shù)時(shí)，應(yīng)對(duì)工程項(xiàng)目的施工周期、機(jī)械設(shè)備、施工材料等多種因素進(jìn)行全面考慮，結(jié)合項(xiàng)目建設(shè)的具體要求，制訂切實(shí)有效的軟土地基處理施工方案。

3 軟土地基處理過程中應(yīng)注意的問題

軟土地基處理中，應(yīng)先處理地基表層，達(dá)到處理標(biāo)準(zhǔn)后再進(jìn)行施工準(zhǔn)備。在此期間，應(yīng)始終將強(qiáng)化材料性能和使用頻率作為基礎(chǔ)，以提高地基處理效果，進(jìn)一步穩(wěn)固地基結(jié)構(gòu)。

4 軟土地基對(duì)道路工程的影響

4.1 軟土地基不能保證道路工程的強(qiáng)度和穩(wěn)定性

公路工程地基的強(qiáng)度和穩(wěn)定性是標(biāo)準(zhǔn)化施工的重要保障，而軟土地基的抗壓能力薄弱，加之沿海地區(qū)的公路運(yùn)輸多為長(zhǎng)距離運(yùn)輸，車輛數(shù)量及載重龐大，軟土地基在長(zhǎng)時(shí)間承受較大的載荷后，容易發(fā)生土體結(jié)構(gòu)變化，造成結(jié)構(gòu)破壞，并且產(chǎn)生嚴(yán)重的變形，很可能會(huì)引起路面塌陷等問題。

4.2 軟土地基易發(fā)生變形和沉降

軟土地基總體結(jié)構(gòu)比較疏松，能承受的荷載也比較小，長(zhǎng)時(shí)間的荷載作用會(huì)導(dǎo)致軟土地基出現(xiàn)明顯的下陷，影響整個(gè)道路的平整程度，以及過往車輛的安全。同時(shí)，在路面發(fā)生變形和塌陷的情況下，會(huì)使路段的車輛通行率明顯下降，從而使整個(gè)交通系統(tǒng)的運(yùn)行效率大大下降。

5 軟土地基處理技術(shù)及要點(diǎn)

5.1 真空預(yù)壓法施工工藝

真空預(yù)壓法，就是在軟土地基上采用滲透砂墊層、密封膜等方法，將地基中的排水系統(tǒng)進(jìn)行真空處理。同時(shí)，由于薄膜內(nèi)部逐漸進(jìn)入真空狀態(tài)，軟土地基中的水分在空氣壓力的作用下被排出。該工藝具有較高的固結(jié)強(qiáng)度、作業(yè)時(shí)間短，但相對(duì)來說，該工藝的施工費(fèi)用較高。

5.2 地表排水技術(shù)

地表排水技術(shù)是通過減小地基含水率，使地基土層的內(nèi)部結(jié)構(gòu)變得更緊密，從而提高地基承載能力。在具體的排水施工中，需要在軟土地基的表面布置必要的溝槽，然后在地基表面鋪設(shè)具有良好的透水性的施工材料，以確保地基內(nèi)部的水分可以及時(shí)排出，并根據(jù)地形和土層的情況對(duì)溝道進(jìn)行優(yōu)化，以達(dá)到有效排水的目的。

5.3 砂墊層法

砂墊層處理方式的使用是比較普遍的，其施工工藝也比較簡(jiǎn)單，而且造價(jià)相對(duì)低廉。具體來說，首先要進(jìn)行砂礫的選型，通常選用細(xì)沙，并將其均勻鋪設(shè)于軟土地基上，形成相應(yīng)的砂墊層以提高軟土地基的硬度。砂墊層法的施工規(guī)范如下：

1）沙墊層的厚度要控制在1.0～1.2 m。砂墊層的材質(zhì)通常采用中砂或細(xì)砂，以發(fā)揮其滲透性，從而使地基具有較好的排水能力。

2）使沙粒均勻分布，防止有明顯凸起和凹痕。

3）使用沙石進(jìn)行平整后，必須將其壓實(shí)，若忽略此操作，會(huì)在一定程度上影響砂墊層的緊實(shí)度。在進(jìn)行碾壓時(shí)，必須保證碾壓均勻，以減小整體壓實(shí)度差。

5.4 粉噴樁施工

對(duì)軟土地基進(jìn)行處理時(shí)，粉噴樁加固技術(shù)的應(yīng)用難度相對(duì)較大。首先，需要明確鉆機(jī)進(jìn)入軟土層的深度，找到最佳的?；颐?，確保能夠滿足軟土地基處理的實(shí)際要求，保證粉噴樁的長(zhǎng)度和高度都能達(dá)到理想狀態(tài)，防止噴粉量過多影響整體施工效果。因此，在實(shí)際處理過程中，要求工作人員必須保持認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度，定期檢查粉噴機(jī)械設(shè)備。首先，對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行整理，提前做好施工材料、機(jī)械設(shè)備等相關(guān)準(zhǔn)備工作。其次，確定鉆機(jī)的位置，對(duì)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行調(diào)試，確保鉆機(jī)轉(zhuǎn)入軟土后，能夠與粉噴工作協(xié)調(diào)進(jìn)行。最后，在噴粉過程中使用鉆機(jī)進(jìn)行攪拌，在完成二次攪拌后需要使鉆桿離開孔內(nèi)，實(shí)際施工中還需要對(duì)鉆桿的長(zhǎng)度進(jìn)行精準(zhǔn)的測(cè)量，準(zhǔn)確判斷鉆入深度，確保粉噴樁的長(zhǎng)度。工作人員應(yīng)根據(jù)試驗(yàn)確定具體的施工參數(shù)，準(zhǔn)確記錄施工過程中的噴粉量、壓力值及提桿的速度，確定噴粉量和停粉的標(biāo)高，確保軟土地基處理的效果，盡量減少施工誤差對(duì)軟土地基處理效果產(chǎn)生的影響，確保后續(xù)施工的順利開展。

5.5 強(qiáng)夯法

強(qiáng)夯法操作非常簡(jiǎn)便，而且工藝較為簡(jiǎn)單，是一種較為傳統(tǒng)的處理方式。實(shí)際施工過程中，使用8～30 t 的重錘作為重力裝置，將其提升到10～25 m 的高度，使重錘自由下落，利用重錘強(qiáng)大的沖擊力壓實(shí)地基，多次錘擊使軟土層被最大限度地壓縮，土壤顆粒間的孔隙明顯減小，并將土壤中的水分排出。實(shí)踐表明，在人工填土、淤泥質(zhì)土及黏性黃土等地質(zhì)結(jié)構(gòu)中，使用強(qiáng)夯法能夠取得良好的效果。為了充分發(fā)揮強(qiáng)夯法的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，需要注意以下兩點(diǎn)：

1）使用砂石或碎石材料進(jìn)行換填后，也可以使用強(qiáng)夯法夯實(shí)；

2）在施工過程中需要對(duì)強(qiáng)夯力度、強(qiáng)夯高度及頻率進(jìn)行精準(zhǔn)控制，這樣既能確保軟土地基具備足夠的穩(wěn)定性，又能有效避免出現(xiàn)夯擊過度的現(xiàn)象。

在強(qiáng)夯法的基礎(chǔ)上，經(jīng)過不斷的優(yōu)化和改進(jìn)，衍生出了強(qiáng)夯置換法，即利用重錘對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的軟土進(jìn)行夯擊，然后使用片塊石或者其他粗顆粒材料進(jìn)行回填，組成片塊石墩，其能夠與軟土層共同作用，形成相對(duì)穩(wěn)定的復(fù)合地基結(jié)構(gòu)。

5.6 排水固結(jié)法

排水固結(jié)法主要是利用相關(guān)設(shè)備將水泥攪拌樁打入軟土地基，再通過擠壓軟土層進(jìn)行排水，失去水分以后，地基結(jié)構(gòu)逐漸固結(jié)，從而提高地基強(qiáng)度和承載力。使用排水固結(jié)法需要加強(qiáng)對(duì)軟土地基實(shí)際厚度和含水量的檢測(cè)工作，嚴(yán)格按照相關(guān)的技術(shù)流程進(jìn)行施工，以此達(dá)到理想的處理效果。另外，還可以綜合應(yīng)用其他處理技術(shù)，由此進(jìn)一步提高地基結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，確保道路施工的順利開展，達(dá)到理想的處理效果。

6 結(jié)語

綜上所述，由于軟土地基具備滲透性差、含水量大的特點(diǎn)，如果在施工中沒有采取有效處理措施，將會(huì)影響后續(xù)工程建設(shè)的總體質(zhì)量，甚至還會(huì)威脅車輛的正常通行。目前，軟土地基處理的方式相對(duì)較多，在選擇施工技術(shù)時(shí)，需要結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際狀況，考慮多種因素，全面了解各種處理技術(shù)的適用條件和應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，由此保證軟土地基處理的實(shí)際效果，確保道路工程建設(shè)的有序開展。