軟土地基處理技術在路橋施工中的應用

劉探勤

(山西四建集團有限公司，山西 太原 030006)

市政路橋工程施工過程中，軟土地基較為常見，此類地基土質多為軟性黏土或淤泥，如未能有效處理則可導致市政路橋工程的強度及穩定性降低，并可誘發橋梁工程變形或垮塌，嚴重威脅交通安全。現階段，市政路橋工程施工中軟土地基處理技術日趨多樣化，施工人員需結合工程實際情況，合理選擇適宜的技術方案，以提高軟土地基的處理效果。

1 軟土地基的特點分析

軟土主要指孔隙比例大、壓縮性強、抗剪強度低、含水量高的細粒土，多為湖沼、谷地、濱海等區域沉積的土壤。軟土地基的主要特點如下：1)高壓縮性。軟土地基孔隙比大于1，容重偏小，含水量較大，土壤內部含有大量腐殖質及微生物，因此具有較高的壓縮性，且長期無法達到穩定狀態[1]；2)透水性較低。軟土地基透水性較低，垂直層面透水性接近為0，排水固結難度較大，可導致市政路橋沉降時間延長；3)抗剪強度低。軟土地基抗剪強度較低，需在施工前通過試驗檢查其抗剪強度是否符合相關標準要求[2]；4)流變性。軟土地基具有較強的流變性，特定載荷作用下可持續產生變形，強度逐步降低；5)觸變性。軟土地基屬于絮凝狀沉積物，受外界擾動影響，其內部結構破壞，強度顯著降低，極易產生沉降、側滑等問題；6)不均勻性。軟土地基在垂直方向及平面密度差異較大，如未能有效處理，可誘發不均勻沉降等問題。

2 軟土地基處理的基本原則

市政路橋施工過程中，處理軟土地基需遵循以下原則：1)依據市政路橋施工質量要求確定處理方案。不同市政路橋工程對平整度及穩定性的要求存在較大差異，針對高等級市政路橋工程需預先采取強力軟土地基處理措施，最大程度上減少沉降等問題。針對低等級市政路橋工程，可采用加載等技術使軟土地基發生沉降，待沉降結束后進行施工[3]。同時，施工人員也可依據市政路橋工程的形狀選擇適宜的處理措施，以提高處理效果；2)因地制宜。不同地區土質存在較大差異，施工人員需遵循因地制宜的原則處理軟土地基。比如施工區域為粘性土，可采用壓實技術處理，且在施工過程中需減少地基擾動，以維持地基的整體性。施工區域為砂性土，可采用震動壓實、砂樁等擠壓技術處理[4]。土層較淺的區域可采用換填技術，土層較深的區域可采用固結技術處理；3)充分考慮周邊情況。施工人員需結合周邊情況選擇適宜的軟土地基處理措施，以避免影響周邊建筑穩定性。

3 市政路橋施工中軟土地基處理技術

3.1 表層排水技術與深層排水技術

軟土地基含水量較高，在處理過程中需采取有效的措施排除多余水分，以提升地基的整體承載力。表層排水技術可提升軟土地基的穩定性與固結性能，具體操作中需在軟土地基上合理布設砂墊層，砂墊層可對軟土地基產生較大壓力，配合采取排水措施，可顯著降低軟土地基的含水量，加速軟土地基固結與沉降，確保施工作業的安全性與穩定性。深層排水技術也屬于軟土地基常用排水技術，施工人員需采用擠密技術及排水井將軟土地基中的水分排水。具體操作中，施工人員需將擠密裝置置入軟土地基中，通過排水井將水分抽出，以加速地基排水固結。深層排水技術不得單獨使用，需配合其他軟土地基處理技術使用，以提升軟土地基的穩定性[5]。

3.2 粉噴樁技術

粉噴樁技術操作過程中，施工人員需采用特點設備在軟土地基適宜位置鉆孔，通過壓力作用將固化劑壓至軟土地基中，使軟土地基中的水分與固化劑發生化學反應，繼而降低軟土地基的含水量，促進軟土地基固結。粉噴樁技術采用的固化劑多為水泥與石灰，施工人員需合理控制摻入比，并依據樁強度選擇水泥。如樁強度低于1.5MPa，可選擇325號水泥，如樁強度高于1.5MPa，可選擇425號以上水泥[6]。同時，為提升固化劑的流動性，施工人員可適量摻入石膏、硫酸鈉、減水劑等材料，且在施工前需清理場地，保證作業空間充足，檢測軟土地基的含水量及土質，以便于合理選擇固化劑，促進粉噴樁固化效果提升。

3.3 堆載預壓法與真空預壓法

堆載預壓法需在市政路橋工程施工前采用不低于設計荷載的填土荷載，使軟土地基預先完成固結與沉降，如軟土地基強度符合設計要求后，施工人員可將荷載卸下，并修筑路面。堆載預壓法可提升地基強度，避免工程投入使用后產生沉降，且施工過程中采用路堤填土為堆載，成本低廉，具有較高的推廣價值，施工操作過程中，施工人員需分級分層施加荷載，嚴格控制加荷速率，以避免地基剪切損壞。堆載預壓法操作相對簡單，無需特殊施工材料與機械設備，但工期較長，為此可聯合其他方法共同處理軟土地基。

真空預壓法需在軟土地基內部設置塑料排水板或砂井，并在地面設置砂墊層，上方覆蓋密封膜以隔絕空氣。將真空裝置與預先埋設于砂墊層中的吸水管道連接，抽出軟土地基中的氣體，排出膜內部的空氣，使膜內外產生氣壓差，氣壓可作用于軟土地基，繼而提高地基強度。真空預壓法無需使用堆載材料，預壓時間較短，操作簡單，無需大型機械設備，可應用于大面積施工中[7]。

3.4 反壓護道法與攪拌樁法

反壓護道法需在道路主路堤雙側填筑特定高度與寬度的護道，以提升路堤的穩定性，進而達到抗滑平衡的效果。反壓護道法操作中，施工人員需控制護道高度為路堤填土高度的30%～50%，無需控制填土速率，可通過機械化的方式迅速完成路堤填筑，其主要缺陷為施工過程中土方量過大，占地面積較大[8]。

攪拌樁法屬于軟土地基膠結處理模式，施工人員需采用石灰、水泥等材料作為固化劑，利用深層攪拌機械強制攪拌深層軟土與固化劑，通過軟土與固化劑的理化反應，使軟土地基固結形成水穩定性、強度、整體性符合要求的地基，繼而減少地基沉降總量，提升其承載力。攪拌樁法可將軟土地基轉變為復合地基，樁與軟土共同承擔地表載荷，其主要特點為操作簡便，施工耗時短，可實現深層軟土地基的有效處理。

3.5 強夯法與換填墊層法

部分市政路橋施工區域地基以軟弱粘性土為主，孔隙較大，含水量處于特定范圍內，施工人員可采用重錘夯實地基。強夯法利用巨大沖擊力作用于軟土地基，可產生較大的沖擊波與壓力，使土體孔隙產生壓縮，夯實點周邊可形成排水通道，軟土中的水分與氣體可順利排出，土體可在短時間內固結，地基壓縮性顯著降低，承載力顯著提高[9]。

如軟土地基中軟弱土層厚度較小，施工人員可挖除軟弱土層，填充強度及穩定性良好的材料，繼而達到換填墊層的效果。換填墊層法最佳處理范圍為2～3m，如厚度過大則需采取其他處理方法。

3.6 加筋路基法

如路堤沉降量較小，施工人員可利用土工布隔墊阻斷路基與軟土地基的測量位移，提升側向約束力，進而降低應力，提升軟土地基的穩定性及剛度，使表面載荷均勻分布，促進橫向排水[10]。

3.7 化學加固法

化學加固法為市政路橋施工中常用的軟土地基處理技術，施工人員需將水泥或其他類型的化學材料加入軟土地基中，土體與加入的化學材料發生反應后，可排出內部水分與空氣，形成承載力較高的復合地基，進而實現對粉土、淤泥粘土、粉質粘土、砂土等軟土地基的有效處理。化學加固法主要包括粉噴樁、旋噴樁、水泥土攪拌法、注漿、硅化法等，硅化法主要采用水玻璃為主要成分的混合液加固軟土，其主要特點為操作簡便、加固速度快，但施工費用較高，如軟土地基滲透系數偏小，則不建議采用該方案處理[11]。

4 市政路橋工程施工中軟土地基處理技術應用實例分析

4.1 工程概況

某地區市政路橋工程為城市客運交通及沿江旅游主干道，地質勘查結果顯示，施工區域存在大面積粉細砂、粉土、淤泥質黏土、砂質粉土、粉質粘土等，工程沿線局部區域需穿越江面，地勢起伏，施工區域不規則分布垃圾場、魚塘洼地等。施工區域地下水水位埋深為0.8～5.5m，高程為2～7.9m，地下水為潛水，地下土質分布不均，層間土厚度不一，土層呈交錯分布。該工程施工區域約30%面積需實施回填，填土厚度均值為2m，局部填土最大厚度可達到4.5m，為確保工程質量，需采取有效的措施控制不均勻沉降與地基變形。

4.2 軟土地基處理技術對比分析

結合該工程實際情況，需對局部軟土地基實施加固處理，以確保地基沉降變形處于合理范圍內。施工人員通過綜合分析，提出采取石灰樁、水泥攪拌樁、超載預壓與砂井固結、碎石樁、強夯法等技術處理軟土地基，通過技術指標、工期及成本的對比分析如表1所示，決定采用碎石樁與強夯法處理軟土地基。

4.3 軟土地基處理技術

4.3.1 強夯法

強夯法主要優勢為操作簡便，處理效果良好，施工機械設備簡單，施工材料用量少，適用范圍廣，費用低廉。強夯法可在短時間內將較大的沖擊能量作用于軟土地基，可實現砂土、雜填土、碎石土、粘性土的加固，可減少軟土地基的壓縮性，提升其強度。該工程施工過程中，施工人員預先挖除施工區域的淤泥，利用所在地區的砂性土、粉土實施分層回填，壓實回填土并平整場地，設置排水溝。完成上述操作后實施強夯，夯點采用梅花狀布置，間距為3m，夯垂為150kN。軟土地基處理區域土層厚度為4m以上，需設定單點夯擊能為1500kN/m，單點6～8擊，完成操作后采用1200kN/m夯擊能實施夯實處理，確保最后2次夯擊軟土沉降量為50mm以內。軟土地基處理區域土層厚度為3～4m，需設定單點夯擊能為1200kN/m，單點6～8擊，完成操作后采用900kN/m夯擊能實施夯實處理。

4.3.2 碎石樁法

碎石樁法可顯著增加地基承載力，減少沉降量，提升地基抗滑穩定性，可有效處理人工填土、砂土及粉土。該工程部分區域浜土厚度為2.5m以上，有機質含量較高，軟土中含有大體積石塊，施工人員采用碎石樁加固地基。選用碎石樁材料為卵石、圓礫、角礫、碎石等硬質且含泥量較低的材料，材料直徑控制為20～50mm。完成碎石成樁后，施工人員需挖除樁頂密度不達標的樁體，鋪設礫石砂墊層并壓實。

5 結語

軟土地基含水量高，壓縮性較強，強度偏低，可產生不均勻沉降，對市政路橋工程質量及安全性均可造成嚴重不良影響。為此，施工人員結合市政路橋工程實際情況，合理選擇軟土地基處理技術，規范完成軟土地基的處理，以提升其強度及穩定性，避免發生不均勻沉降等問題，繼而促進市政路橋工程施工質量的全面提升。