軟土地基改良技術在道路工程中的應用

龍運杰

（貴安新區產業發展控股集團有限公司，貴州 貴安 550029）

1 引言

近年來，市政交通發展迅速，但在施工時往往會出現軟土地基處理不當的問題。軟土地基是指由于其顆粒間隙大、水分含量高、土粒結構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的情況，如果不進行處理，會對結構的穩定性和安全性產生嚴重影響。為了改善軟土地基的工程性質，提高其承載能力和穩定性，需要采用合適的地基改良技術。地基改良技術可以分為物理方法、化學方法和土工合成材料方法等多種類型，根據具體工程需求和地質情況選擇合適的處理方法。因此，對道路交通中存在的軟土地基施工難點進行分析，研究軟土地基加固技術有著重要的意義。

2 道路工程中軟土地基施工難點

2.1 軟土地基加固難點

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，需要進行地基加固。但軟土地基的加固方式較為復雜，常見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，這會對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可能會面臨一定的困難[1]。在軟土地基加固過程中，由于地基變形、材料響應等影響因素復雜，監測與控制常常具有一定的難度，在施工加固過程可能對周邊環境產生一定的影響，如振動、噪聲、地震等。因此，需要考慮施工對周邊建筑物、管線等的影響，并采取相應的措施進行保護。

2.2 軟土地基工程沉降控制難點

軟土地基的沉降變形較大，施工過程中需要進行沉降控制，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測，施工過程中的沉降控制常常面臨挑戰。此外，在施工過程中還需要考慮沉降對附近建筑物、管線等的影響。軟土地基通常具有高含水量和較大的可壓縮性，導致其沉降行為復雜且難以準確預測[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、荷載應力、地基滲透性等，這使得準確預測軟土地基的沉降變形變得十分困難。在施工過程中，需要充分考慮不同位置的沉降差異性，并采取相應的措施進行均衡。施工期間施加在軟土地基上的荷載會產生沉降變形，如設備重量、施工機械等。此外，水分對軟土地基的沉降也起著重要作用，水分的變化可以導致軟土地基的孔隙水壓變化，進而對沉降產生影響。因此，在施工過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

軟土地基通常具有較高的含水量和較低的固結能力，其水分滲透性較強，導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困難，因此，在施工過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，孔隙水壓力對土體的穩定性和承載力有重要影響[3]。在施工過程中，需要通過合理排水和降低孔隙水壓控制軟土地基的水分狀況。因此，需要對水分變化進行持續監測，并采取相應的控制措施減少水分變化對軟土地基的影響。軟土地基在強震等外力作用下，容易發生液化現象，液化會導致地基失穩、沉降加劇，甚至引發災害。因此，在軟土地基的水分控制過程中，需要充分考慮地震因素，并采取相應的加固措施，以減少液化風險。

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，在施工過程中需要合理控制施加的荷載和荷載施加的時間，以減小地基的變形和沉降。在軟土地基上施加荷載時，往往會導致荷載分布不均勻。例如，建筑物的自重和空間布置會導致某些區域承受更大的荷載，而其他區域較小，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定。在施工過程中需要通過合理布置荷載，均勻分擔荷載，以減少不均勻荷載分布帶來的問題。動態荷載會引起軟土地基的附加沉降和變形，加劇地基的不穩定性。因此，需要在施工過程中合理控制和限制動態荷載的作用，以避免對軟土地基產生不利影響。

綜上所述，軟土地基的沉降控制是一個復雜的問題，需要綜合考慮地質特征、水分變化、施工荷載等因素的影響，并制定相應的措施和策略。此外，長期監測和定期維護也非常重要，以確保軟土地基沉降控制的有效性和工程的穩定性。

3 軟土地基處理技術

3.1 置換法

軟土地基置換法的基本原理是通過施加荷載和添加高強度材料來降低軟土地基的含水量，提高土體的密實度，從而提高地基的承載能力和穩定性。置換材料一般是高強度的土壤或石料，通常為粒徑較大、含水量低的材料。選擇置換材料時需考慮其與軟土的相容性和穩定性，置換材料填充軟土中孔隙的同時，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 排水固結法

軟土地基排水固結法的基本原理是通過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、增加土層的密度，提高地基的承載能力。在進行軟土地基排水固結處理前，需要對地基進行詳細勘測，并利用相關的試驗和分析方法，確定軟土的物理性質、排水與固結特性等，并預測土體的固結時間和排泥沉降量。根據土體的特性和工程要求，設計合適的排水系統。常用的排水系統包括水平和垂直排水系統。水平排水系統一般采用橫向排水帶、渠道和排水管道等，垂直排水系統一般采用抽水井、井孔和排水管等。通過排水系統的作用，軟土中的孔隙水開始排出，土體開始固結。軟土地基排水固結法的優點是施工相對簡單、成本相對較低，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、排水系統的設計與施工質量等。排水固結法示意圖如圖1 所示。

圖1 排水固結法示意圖

3.3 復合地基法

復合地基法是一種常用的軟土地基處理技術，通過在軟土地基上設置樁體結構，使樁與土共同承擔荷載，改善地基的承載能力和穩定性。鋼筋混凝土灌注樁法是通過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。預制樁法是將預制樁直接插入軟土地基中，然后注漿固結。預制樁的特點是施工效率高，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，通過鉆孔或插管方法將微樁注入軟土地基中，然后注漿固結。樁排法通過在軟土地基上布置排列的樁，形成樁排結構。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合地基處理。螺旋樁施工簡便，適用于施工空間受限、周圍環境敏感等特殊條件下的地基處理。

4 道路工程中的實際案例分析

選擇某市市區中心主干道路作為研究對象，該區域地層主要為粉質黏土、淤泥質粉質黏土、礫砂、凝灰巖等，含黏性的砂礫層作為主要支撐層。由于該地區大多數為軟弱土，因此，需要對地基進行加固處理，防止路面沉降。采用高壓旋噴樁對地基進行加固處理，結構圖如圖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，同時旋轉噴嘴，速度設置為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。通過噴射壓力和旋轉力，將軟土與混凝土充分混合，形成均質的灌注樁體，提高地基的承載力和穩定性。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釘形攪拌頭將水泥與土壤混合，并沿著樁的軸向進行連續攪拌，實現水泥與土壤的均勻混合。水泥攪拌樁的固化劑選擇42.5R 級硅酸鹽水泥，含量在15%以上，形成的水泥攪拌樁在固結時間內逐漸硬化，并與周圍土壤形成復合地基，從而提高地基的承載能力和穩定性。樁體強度大于1 MPa，單體樁的承載力大于140 kN，復合地基承載力大于120 kPa。使用導孔桿將攪拌樁頭下沉到設計深度，啟動攪拌樁機械開始攪拌，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性強，可以處理各種類型的土，在施工過程中無振動、噪聲等，對環境影響小，施工的速度快，可以連續施工，適用于大面積項目，樁徑和樁長可根據設計要求進行調整，適應不同承載力需求。水泥攪拌樁在固結時間內逐漸硬化，可以提供長期穩定的地基支撐。

5 結語

軟土地基施工具有較高的技術難度，此次研究對道路交通中軟土地基施工中的難點進行探討，并對常見的幾種處理技術進行分析。軟土地基處理技術在實際工程中可以根據具體情況的不同進行組合應用，以達到最佳效果。在選擇和設計軟土地基處理技術時，需要綜合考慮地質條件、工程要求和經濟性等因素。此外，施工過程中需要合理控制施工質量，并建立相應的監測體系，以確保軟土地基處理效果可行和可靠。