軟土地基改良技術(shù)在道路工程中的應(yīng)用

龍運(yùn)杰

（貴安新區(qū)產(chǎn)業(yè)發(fā)展控股集團(tuán)有限公司，貴州 貴安 550029）

1 引言

近年來(lái)，市政交通發(fā)展迅速，但在施工時(shí)往往會(huì)出現(xiàn)軟土地基處理不當(dāng)?shù)膯?wèn)題。軟土地基是指由于其顆粒間隙大、水分含量高、土粒結(jié)構(gòu)較松散等原因而具有較低的承載能力和較大的沉降變形的土層。在建筑工程中，遇到軟土地基是常見(jiàn)的情況，如果不進(jìn)行處理，會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性產(chǎn)生嚴(yán)重影響。為了改善軟土地基的工程性質(zhì)，提高其承載能力和穩(wěn)定性，需要采用合適的地基改良技術(shù)。地基改良技術(shù)可以分為物理方法、化學(xué)方法和土工合成材料方法等多種類(lèi)型，根據(jù)具體工程需求和地質(zhì)情況選擇合適的處理方法。因此，對(duì)道路交通中存在的軟土地基施工難點(diǎn)進(jìn)行分析，研究軟土地基加固技術(shù)有著重要的意義。

2 道路工程中軟土地基施工難點(diǎn)

2.1 軟土地基加固難點(diǎn)

軟土地基通常具有較低的承載能力和較大的沉降變形，因此，需要進(jìn)行地基加固。但軟土地基的加固方式較為復(fù)雜，常見(jiàn)的加固方法包括灌注樁、攪拌樁、擠密等。然而，軟土地基通常含有較高的水分含量，這會(huì)對(duì)加固效果造成一定影響，增加了加固工藝的難度。施工加固常需要使用特殊的材料，如灌漿材料、土工合成材料等，這些材料的選擇和供應(yīng)可能會(huì)面臨一定的困難[1]。在軟土地基加固過(guò)程中，由于地基變形、材料響應(yīng)等影響因素復(fù)雜，監(jiān)測(cè)與控制常常具有一定的難度，在施工加固過(guò)程可能對(duì)周邊環(huán)境產(chǎn)生一定的影響，如振動(dòng)、噪聲、地震等。因此，需要考慮施工對(duì)周邊建筑物、管線(xiàn)等的影響，并采取相應(yīng)的措施進(jìn)行保護(hù)。

2.2 軟土地基工程沉降控制難點(diǎn)

軟土地基的沉降變形較大，施工過(guò)程中需要進(jìn)行沉降控制，以保證道路的平整度和安全性。然而，軟土地基的沉降行為難以預(yù)測(cè)，施工過(guò)程中的沉降控制常常面臨挑戰(zhàn)。此外，在施工過(guò)程中還需要考慮沉降對(duì)附近建筑物、管線(xiàn)等的影響。軟土地基通常具有高含水量和較大的可壓縮性，導(dǎo)致其沉降行為復(fù)雜且難以準(zhǔn)確預(yù)測(cè)[2]。軟土地基的沉降量和速度可能受到多種因素的影響，如地基水分含量、荷載應(yīng)力、地基滲透性等，這使得準(zhǔn)確預(yù)測(cè)軟土地基的沉降變形變得十分困難。在施工過(guò)程中，需要充分考慮不同位置的沉降差異性，并采取相應(yīng)的措施進(jìn)行均衡。施工期間施加在軟土地基上的荷載會(huì)產(chǎn)生沉降變形，如設(shè)備重量、施工機(jī)械等。此外，水分對(duì)軟土地基的沉降也起著重要作用，水分的變化可以導(dǎo)致軟土地基的孔隙水壓變化，進(jìn)而對(duì)沉降產(chǎn)生影響。因此，在施工過(guò)程中需要合理控制荷載和水分，以減小沉降變形。

2.3 軟土地基工程中的水分控制難點(diǎn)

軟土地基通常具有較高的含水量和較低的固結(jié)能力，其水分滲透性較強(qiáng)，導(dǎo)致水分在軟土中的傳遞速度較快，控制和排除水分變得相對(duì)困難，因此，在施工過(guò)程中需采取有效措施控制水分的滲透和分布。軟土地基中孔隙水壓力較大，孔隙水壓力對(duì)土體的穩(wěn)定性和承載力有重要影響[3]。在施工過(guò)程中，需要通過(guò)合理排水和降低孔隙水壓控制軟土地基的水分狀況。因此，需要對(duì)水分變化進(jìn)行持續(xù)監(jiān)測(cè)，并采取相應(yīng)的控制措施減少水分變化對(duì)軟土地基的影響。軟土地基在強(qiáng)震等外力作用下，容易發(fā)生液化現(xiàn)象，液化會(huì)導(dǎo)致地基失穩(wěn)、沉降加劇，甚至引發(fā)災(zāi)害。因此，在軟土地基的水分控制過(guò)程中，需要充分考慮地震因素，并采取相應(yīng)的加固措施，以減少液化風(fēng)險(xiǎn)。

2.4 軟土地基工程中施工荷載的影響

軟土地基的沉降量和速度可能受到載荷大小、施加方式以及地基含水量等因素的影響。因此，在施工過(guò)程中需要合理控制施加的荷載和荷載施加的時(shí)間，以減小地基的變形和沉降。在軟土地基上施加荷載時(shí)，往往會(huì)導(dǎo)致荷載分布不均勻。例如，建筑物的自重和空間布置會(huì)導(dǎo)致某些區(qū)域承受更大的荷載，而其他區(qū)域較小，這種不均勻荷載分布可能引起軟土地基的局部沉降和不穩(wěn)定。在施工過(guò)程中需要通過(guò)合理布置荷載，均勻分擔(dān)荷載，以減少不均勻荷載分布帶來(lái)的問(wèn)題。動(dòng)態(tài)荷載會(huì)引起軟土地基的附加沉降和變形，加劇地基的不穩(wěn)定性。因此，需要在施工過(guò)程中合理控制和限制動(dòng)態(tài)荷載的作用，以避免對(duì)軟土地基產(chǎn)生不利影響。

綜上所述，軟土地基的沉降控制是一個(gè)復(fù)雜的問(wèn)題，需要綜合考慮地質(zhì)特征、水分變化、施工荷載等因素的影響，并制定相應(yīng)的措施和策略。此外，長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)和定期維護(hù)也非常重要，以確保軟土地基沉降控制的有效性和工程的穩(wěn)定性。

3 軟土地基處理技術(shù)

3.1 置換法

軟土地基置換法的基本原理是通過(guò)施加荷載和添加高強(qiáng)度材料來(lái)降低軟土地基的含水量，提高土體的密實(shí)度，從而提高地基的承載能力和穩(wěn)定性。置換材料一般是高強(qiáng)度的土壤或石料，通常為粒徑較大、含水量低的材料。選擇置換材料時(shí)需考慮其與軟土的相容性和穩(wěn)定性，置換材料填充軟土中孔隙的同時(shí)，還可以提供額外的支撐和增加地基的承載能力，常用的置換材料包括礫石、沙土、碎石等。

3.2 排水固結(jié)法

軟土地基排水固結(jié)法的基本原理是通過(guò)加快軟土中水分的排出，降低孔隙水壓力，從而引起土體的固結(jié)、增加土層的密度，提高地基的承載能力。在進(jìn)行軟土地基排水固結(jié)處理前，需要對(duì)地基進(jìn)行詳細(xì)勘測(cè)，并利用相關(guān)的試驗(yàn)和分析方法，確定軟土的物理性質(zhì)、排水與固結(jié)特性等，并預(yù)測(cè)土體的固結(jié)時(shí)間和排泥沉降量。根據(jù)土體的特性和工程要求，設(shè)計(jì)合適的排水系統(tǒng)。常用的排水系統(tǒng)包括水平和垂直排水系統(tǒng)。水平排水系統(tǒng)一般采用橫向排水帶、渠道和排水管道等，垂直排水系統(tǒng)一般采用抽水井、井孔和排水管等。通過(guò)排水系統(tǒng)的作用，軟土中的孔隙水開(kāi)始排出，土體開(kāi)始固結(jié)。軟土地基排水固結(jié)法的優(yōu)點(diǎn)是施工相對(duì)簡(jiǎn)單、成本相對(duì)較低，適用于較大面積的軟土地基處理。然而，該方法的處理效果受到多種因素的影響，如土壤性質(zhì)、排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與施工質(zhì)量等。排水固結(jié)法示意圖如圖1 所示。

圖1 排水固結(jié)法示意圖

3.3 復(fù)合地基法

復(fù)合地基法是一種常用的軟土地基處理技術(shù)，通過(guò)在軟土地基上設(shè)置樁體結(jié)構(gòu)，使樁與土共同承擔(dān)荷載，改善地基的承載能力和穩(wěn)定性。鋼筋混凝土灌注樁法是通過(guò)將鋼筋混凝土灌注樁嵌入軟土地基中，將樁的承載能力傳遞到軟土中，形成復(fù)合地基。該樁型適用于軟土地基，具有較好的承載能力和抗沉降性能。預(yù)制樁法是將預(yù)制樁直接插入軟土地基中，然后注漿固結(jié)。預(yù)制樁的特點(diǎn)是施工效率高，承載能力大，適用于一些需要較大承載能力的地基工程。微樁法是將直徑在100 mm 以下的小直徑樁，通過(guò)鉆孔或插管方法將微樁注入軟土地基中，然后注漿固結(jié)。樁排法通過(guò)在軟土地基上布置排列的樁，形成樁排結(jié)構(gòu)。樁排的作用是改變地基的水分分布、增加地基的承載能力和穩(wěn)定性，適用于較大面積的軟土地基處理。螺旋樁法是一種螺旋旋入地面的鋼制樁，可以用于軟土地基的復(fù)合地基處理。螺旋樁施工簡(jiǎn)便，適用于施工空間受限、周?chē)h(huán)境敏感等特殊條件下的地基處理。

4 道路工程中的實(shí)際案例分析

選擇某市市區(qū)中心主干道路作為研究對(duì)象，該區(qū)域地層主要為粉質(zhì)黏土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、礫砂、凝灰?guī)r等，含黏性的砂礫層作為主要支撐層。由于該地區(qū)大多數(shù)為軟弱土，因此，需要對(duì)地基進(jìn)行加固處理，防止路面沉降。采用高壓旋噴樁對(duì)地基進(jìn)行加固處理，結(jié)構(gòu)圖如圖2 所示。

圖2 高壓旋噴樁示意圖

高壓旋噴樁利用高壓混凝土噴射破碎軟土，同時(shí)旋轉(zhuǎn)噴嘴，速度設(shè)置為150 mm/min，將混凝土注入噴孔中，噴孔直徑大小為2.5 mm。利用土層自身的阻力形成樁體。通過(guò)噴射壓力和旋轉(zhuǎn)力，將軟土與混凝土充分混合，形成均質(zhì)的灌注樁體，提高地基的承載力和穩(wěn)定性。高壓旋噴樁可以適用于各種軟土地基，尤其適合濕軟土和砂土等松散土層，并且樁體的質(zhì)量好，樁端可承受較大的荷載作用，有較好的抗拔能力。為了提升地基的承載能力和穩(wěn)定性，采用釘形雙向水泥攪拌樁用于地基處理，示意圖如圖3 所示。

圖3 釘形雙向水泥攪拌樁示意圖

釘形水泥攪拌樁是通過(guò)釘形攪拌頭將水泥與土壤混合，并沿著樁的軸向進(jìn)行連續(xù)攪拌，實(shí)現(xiàn)水泥與土壤的均勻混合。水泥攪拌樁的固化劑選擇42.5R 級(jí)硅酸鹽水泥，含量在15%以上，形成的水泥攪拌樁在固結(jié)時(shí)間內(nèi)逐漸硬化，并與周?chē)寥佬纬蓮?fù)合地基，從而提高地基的承載能力和穩(wěn)定性。樁體強(qiáng)度大于1 MPa，單體樁的承載力大于140 kN，復(fù)合地基承載力大于120 kPa。使用導(dǎo)孔桿將攪拌樁頭下沉到設(shè)計(jì)深度，啟動(dòng)攪拌樁機(jī)械開(kāi)始攪拌，均勻混合水泥和土壤。攪拌完成后，攪拌頭逐漸提升，形成水泥攪拌樁。釘形水泥攪拌樁適應(yīng)性強(qiáng)，可以處理各種類(lèi)型的土，在施工過(guò)程中無(wú)振動(dòng)、噪聲等，對(duì)環(huán)境影響小，施工的速度快，可以連續(xù)施工，適用于大面積項(xiàng)目，樁徑和樁長(zhǎng)可根據(jù)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行調(diào)整，適應(yīng)不同承載力需求。水泥攪拌樁在固結(jié)時(shí)間內(nèi)逐漸硬化，可以提供長(zhǎng)期穩(wěn)定的地基支撐。

5 結(jié)語(yǔ)

軟土地基施工具有較高的技術(shù)難度，此次研究對(duì)道路交通中軟土地基施工中的難點(diǎn)進(jìn)行探討，并對(duì)常見(jiàn)的幾種處理技術(shù)進(jìn)行分析。軟土地基處理技術(shù)在實(shí)際工程中可以根據(jù)具體情況的不同進(jìn)行組合應(yīng)用，以達(dá)到最佳效果。在選擇和設(shè)計(jì)軟土地基處理技術(shù)時(shí)，需要綜合考慮地質(zhì)條件、工程要求和經(jīng)濟(jì)性等因素。此外，施工過(guò)程中需要合理控制施工質(zhì)量，并建立相應(yīng)的監(jiān)測(cè)體系，以確保軟土地基處理效果可行和可靠。