市政道路路基施工中的軟土地基處理問題淺析

徐耀輝

(廣東省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院集團(tuán)股份有限公司，廣州 510507）

1 引言

市政道路工程作為我國的基礎(chǔ)設(shè)施，對(duì)于促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著十分積極的作用，但現(xiàn)階段，市政道路工程的建設(shè)質(zhì)量提升一直是一個(gè)亟待解決的問題[1]。軟土路基施工技術(shù)作為市政道路工程地基建設(shè)中的重要技術(shù)，能夠有效改善軟土地基的使用性能，使之符合市政道路對(duì)地基的要求。如何通過科學(xué)的處理方法，優(yōu)化軟土路基施工技術(shù)流程，是當(dāng)前市政道路工程建設(shè)過程中的重要任務(wù)。

2 軟土地基概述

軟土地基是一種較為特殊的路基類型。軟土是強(qiáng)度較低同時(shí)壓縮量較高的一種土層。因?yàn)檐浲恋鼗窟^高和有機(jī)物質(zhì)過多，導(dǎo)致軟土地基與正常地基之間存在著明顯的不同，其穩(wěn)定性極差，如果不對(duì)它進(jìn)行及時(shí)處理，將會(huì)導(dǎo)致道路工程施工產(chǎn)生困難或使用過程中出現(xiàn)問題。除了穩(wěn)定性較差之外，軟土地基還具備著低透水性。因?yàn)橥杆暂^差，無法將土質(zhì)中的水分順利排出。受自身結(jié)構(gòu)的影響，軟土地基內(nèi)部經(jīng)常存在著非常多的空隙，可通過壓縮空隙使軟土地基內(nèi)部結(jié)構(gòu)變得更加緊密，防止后續(xù)施工時(shí)出現(xiàn)變形問題。一般來說，道路工程建設(shè)過程中地基的壓縮性與液限指數(shù)成正比。軟土地基具備明顯的壓縮性，導(dǎo)致軟土地基一旦受到擠壓，整體結(jié)構(gòu)將會(huì)產(chǎn)生破壞，無法恢復(fù)到原有的路基狀態(tài)，很難進(jìn)行二次更改，進(jìn)而降低整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，影響道路實(shí)際使用效果與安全性，所以施工時(shí)必須要嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與要求進(jìn)行[2]。

3 軟土地基特點(diǎn)

軟土地基是市政道路建設(shè)施工中比較常見的路基土質(zhì)之一，因?yàn)檐浲恋鼗临|(zhì)具備特殊的特點(diǎn)，為市政道路建設(shè)也帶來了很多問題。從具體角度來看，其特點(diǎn)表現(xiàn)為：一是流動(dòng)性和觸變性較強(qiáng)。在道路建設(shè)施工之后，軟土地基土質(zhì)在較大壓力的影響下會(huì)發(fā)生形變，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)導(dǎo)致路面發(fā)生坍塌。二是承載能力不足。因?yàn)檐浲恋鼗临|(zhì)孔隙非常大，地面承載能力較低，對(duì)市政道路工程使用壽命帶來了直接影響。三是其含水量較高。而這一特點(diǎn)也會(huì)直接導(dǎo)致孔隙增大，很容易就吸收了空氣當(dāng)中的水分。

4 市政道路路基施工中的軟土地基處理問題

4.1 地質(zhì)勘查工作不到位

市政道路路基設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)于軟土地基的處理，避免軟土地基對(duì)市政道路路基的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。市政道路路基設(shè)計(jì)前期，需要對(duì)路基所在區(qū)域進(jìn)行全面的地質(zhì)勘查，但是地質(zhì)勘查過程中，會(huì)消耗大量的人力、物力和時(shí)間，如果勘查效率較低，會(huì)對(duì)路基建設(shè)進(jìn)度產(chǎn)生一定的影響，導(dǎo)致路基施工難以按照預(yù)期時(shí)間開展。同時(shí)，地質(zhì)勘查往往需要結(jié)合水文與地質(zhì)相關(guān)數(shù)據(jù)信息來進(jìn)行地質(zhì)勘查，勘查過程中容易受到勘查人員專業(yè)水平的影響，導(dǎo)致地質(zhì)勘查不夠全面，難以準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)市政道路路基建設(shè)區(qū)域存在的軟土地基。

4.2 軟土地基處理不當(dāng)

市政道路路基設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)對(duì)于軟土地基處理方法提出明確要求，選擇合適的方式處理軟土地基，保證市政道路路基的穩(wěn)定性。但是，由于設(shè)計(jì)人員對(duì)于軟土地基處理方式了解不夠，未能選擇合適的軟土地基處理方法，施工人員如果按照路基設(shè)計(jì)中所要求的方法對(duì)軟土地基進(jìn)行處理，就容易導(dǎo)致軟土地基處理不當(dāng)?shù)那闆r出現(xiàn)。對(duì)軟土層進(jìn)行處理的過程中涉及問題較多，其中包括有處理方式的選擇、機(jī)械設(shè)備的選擇、施工材料的購買等，若是沒有合理的處理方案，將會(huì)導(dǎo)致各工序銜接十分混亂，出現(xiàn)不同程度的施工問題[3]。

5 市政道路路基施工中的軟土地基處理技術(shù)

5.1 高壓旋噴法

利用高壓技術(shù)將水泥等物質(zhì)噴射到軟土當(dāng)中，不斷噴射過程中能夠?qū)④浲恋鼗兂苫旌瞎腆w，從而保證地基的整體強(qiáng)度。這種方法能夠更方便地進(jìn)行施工，加快施工的進(jìn)度。但是這種化學(xué)加固手段會(huì)造成一定的生態(tài)污染，且投入資金高，對(duì)土壤要求高，同時(shí)也對(duì)技術(shù)人員的業(yè)務(wù)能力有較高的要求，不適合長久投入使用。一旦工程技術(shù)人員決定采用這種方式進(jìn)行地基的加固，一定要注意在施工前對(duì)施工地理環(huán)境進(jìn)行全面調(diào)查，并在施工的過程當(dāng)中不斷提出下一步施工的最優(yōu)化方案，同時(shí)更要注重對(duì)環(huán)境的影響，做好保障措施[4]。

5.2 硅化加固法

硅化加固法是將硅酸鈉注入事先準(zhǔn)備好的灌注管當(dāng)中，通過灌注管轉(zhuǎn)移到軟質(zhì)土中，再把氯化鈣也注入軟土當(dāng)中，兩種化學(xué)元素在土壤中進(jìn)行充分的反應(yīng)，從而達(dá)到加固的目的。這種方法能夠起到的效用范圍與土壤的整體環(huán)境有關(guān)，加固深度平均可以達(dá)到4～5 m。這一加固法對(duì)灌注技術(shù)的要求十分嚴(yán)格，硅的成本也相對(duì)較高，但能夠在短時(shí)間內(nèi)將軟質(zhì)土壤固化，能夠加快施工的進(jìn)程。

5.3 換填法

換填法主要用于軟土厚度小于0.5 m的軟土路基。使用這種方法來對(duì)軟土地基進(jìn)行處理，一方面能夠提升處理效率，另一方面也能夠降低人力、物力的損耗，從而提升道路路基壓實(shí)度[5]。

5.4 深層攪拌法

深層攪拌法在軟土地基處理過程中的應(yīng)用，主要是將泥漿注入軟土中，從而提升軟土的整體穩(wěn)固程度，降低了軟土中含水量過高所帶來的影響。一般來說，在加入泥漿的過程中，還需要使用高質(zhì)量的固結(jié)劑來保證泥漿能夠與軟土路基發(fā)生物理反應(yīng)與化學(xué)反應(yīng)，隨之與整體軟土共同凝結(jié)。通過攪拌機(jī)與加壓設(shè)備，能夠?qū)⒛酀{與軟土進(jìn)行充分的攪拌與融合，達(dá)到對(duì)軟土路基的加固作用。除此之外，在進(jìn)行注漿攪拌的過程中，要求相關(guān)人員能夠嚴(yán)格遵守操作工藝要求，避免出現(xiàn)安全事故。

5.5 強(qiáng)夯法

強(qiáng)夯法主要是利用機(jī)械設(shè)備反復(fù)夯實(shí)地基。施工人員需要將重量在80～300 kN的夯錘調(diào)至6～30 m的高度，并讓夯錘自由下落，進(jìn)而給軟土路基帶來一定的沖擊力，從而達(dá)到夯實(shí)軟土地基的目的。夯錘下落后會(huì)使軟土路基出現(xiàn)較為強(qiáng)烈的振動(dòng)，使得夯面下方的土層能夠得到夯實(shí)，進(jìn)而提高軟土路基的整體穩(wěn)固性。強(qiáng)夯法使用較為方便，施工速度較快，成本相對(duì)較低，可以在較多類型的土壤類型中進(jìn)行使用。一般情況下，在使用該種方法進(jìn)行軟土路基加固后，可以使軟土路基的強(qiáng)度提高到2～5倍，壓縮性可以減小2～10倍，加固影響深度可以達(dá)到6～10 m，使軟土路基中的土地呈現(xiàn)為緊密結(jié)合的狀態(tài)[6]。在此技術(shù)實(shí)施之前需要對(duì)軟土地基的周邊進(jìn)行夯實(shí)，采取由外向內(nèi)的方法，施工中要做好相應(yīng)的記錄工作，為后續(xù)施工提供參考依據(jù)，保證軟土地基壓縮性可以得到有效降低并控制在合理范圍之內(nèi)。

5.6 加筋土法

加筋土法是利用土工織物或者柵格對(duì)軟土地基進(jìn)行加固處理，將上述材料加入軟土地基當(dāng)中，能夠增加軟土路基的壓力擴(kuò)散角，提高軟土路基負(fù)荷能力。加筋土法主要應(yīng)用在由于回填土所形成的路堤，能夠適應(yīng)多種不同類型的土壤，包括軟土、砂土或者黏性土。使用土工柵格的過程中，可以將其和砂墊層進(jìn)行共同使用，將其作為路基中的一層，利用這一層傳遞堤身荷載力，由于這一層的高度和其他層面存在差異，可以將這一層作為路堤搭建的柔性基礎(chǔ)，也可以將其作為軟土固結(jié)時(shí)的排水層。墊層處理能夠提高軟土路基的整體均勻性，并且施工速度較快，能夠提高軟土路基的施工效率，縮短加固工期[7]。

5.7 土層置換處理技術(shù)

土層置換技術(shù)的主要目標(biāo)是通過對(duì)工程場地進(jìn)行土體結(jié)構(gòu)的改造，將基礎(chǔ)中不穩(wěn)定的土層剔除，并以高穩(wěn)定土層取代，以達(dá)到最佳的承載力，以確保整個(gè)地基的穩(wěn)定。此技術(shù)在淺地層中經(jīng)常應(yīng)用，當(dāng)?shù)叵滤惶蜁r(shí)，可以采取此技術(shù)。目前，土壤置換技術(shù)有兩種方法，一是人工置換法，二是強(qiáng)制置換法。其中，采用人工置換法，通過對(duì)工程場地的土體及周圍環(huán)境進(jìn)行人工測量，從中選出最適合的替代土，以增強(qiáng)治理效果。一般比較實(shí)用的土料是滲透能力好、抗壓能力強(qiáng)的粗顆粒，但為了充分利用原材料本身的優(yōu)點(diǎn)，增加基礎(chǔ)強(qiáng)度，必須進(jìn)行壓實(shí)操作。強(qiáng)制置換法主要有開挖置換和爆破排淤兩種方法。在淤泥較厚、較稠的情況下，應(yīng)采取爆破技術(shù)，而較軟的地表則采用開挖置換法，這一技術(shù)可以方便地進(jìn)行處理。此外，拋石擠淤技術(shù)也是一種土層置換技術(shù)，它主要用于地勢(shì)較低的地區(qū)，可以將積水排出。在施工過程中，為了排出路基內(nèi)的泥沙，必須首先將路基中央部分的砂石排出。在軟土中，如果有橫坡，應(yīng)從高處開始處理，然后是低處，適當(dāng)加大低處的拋石量，然后在內(nèi)側(cè)添加穩(wěn)定的土層，以避免地基坍塌。

5.8 排水固結(jié)處理技術(shù)

采用排水固結(jié)處理技術(shù)，其主要目標(biāo)是處理含水率高的軟土地基，從而提高其穩(wěn)定性。若無法達(dá)到此目的，則應(yīng)根據(jù)工程實(shí)際情況，選用適當(dāng)?shù)募夹g(shù)措施，將管道埋在地基中。在施工過程中，盡可能地垂直或橫向進(jìn)行，把管道制成排水井型，使軟土地基的邊界條件得到最優(yōu)，從而保證了不同孔隙的水分能夠從對(duì)應(yīng)的管道中排出。排水固結(jié)處理技術(shù)有3種：（1）砂井堆載預(yù)壓法。該技術(shù)主要應(yīng)用在透水性較差的飽和黏性軟土地基上，它可以將土壤中的土粒壓實(shí)，從而從根本上改善地基的強(qiáng)度，進(jìn)一步提高土壤的固結(jié)率。（2）真空排水預(yù)壓法。該技術(shù)利用砂井、砂墊層對(duì)已固結(jié)的土壤進(jìn)行安放，然后利用真空泵抽吸土壤中的所有氣體，確保砂墊層在塑料膜下始終處于真空狀態(tài)。同時(shí)，還能將孔隙中的水分排出，從而獲得良好的固結(jié)預(yù)壓效果。由于真空預(yù)壓法施工工藝相對(duì)簡單，技術(shù)支持不強(qiáng)，不適合于高強(qiáng)度的地基施工，目前國內(nèi)尚無大規(guī)模推廣。（3）降水預(yù)壓法。該技術(shù)的工作原理是利用井點(diǎn)抽水，以降低地下水位，增大土的自重和應(yīng)力，以取得良好的預(yù)壓力。采用這種方法，既能有效地防止孔隙水壓力的改變，又能提高地基的施工速度。

6 結(jié)語

綜上所述，市政道路工程施工建設(shè)過程中，軟土路基施工處理屬于較為重要的環(huán)節(jié)，施工過程中應(yīng)合理選擇路基施工技術(shù)，根據(jù)不同的軟土性質(zhì)選擇不同的處理方法，從而提高軟土路基的穩(wěn)定性，保障市政道路工程的整體質(zhì)量。