市政道路软基处理技术及应用分析

2022-06-24聂炜

城市建设理论研究（电子版） 2022年13期

聂炜

中江县住房和城乡建设局四川德阳 618100

目前，中国在城市基础设施建设项目方面取得了巨大进展，城市道路占很大比例，通常是按照高技术指标建设的。市政道路建设通常由专门的施工和设计单位进行，施工周期长，过程复杂。由于城市道路遍布全国各地，各地区的地质条件也各不相同，道路施工过程存在的问题也不同。土层出现软土时，会出现软土地基问题，严重影响城市道路的整体稳定性和强度，增加后续道路维修的施工费用。目前，针对软土地基加固技术主要有压实加固技术、预应力桩加固技术和民用合成材料加固技术等。关于城市市政道路的软土地基，在选择相应的软土地基加固技术时，必须充分考虑到道路和环境的特点。

1 市政道路软土地基概述

1.1 软土地基的特点及危害

在城市道路建设过程中往往忽视软土地基的危害性。为此要彻底研究城市软土地基的特点，大量软土地基，但地下水波动较小，整体软基地理条件较差。因此，在高坝地区修建道路很容易导致土地基积扭曲，如果不采取适当措施，会大大降低总体道路水平。它比普通粉末水分含量高、强度低、清晰度低。城市地区现代道路建设中，软土的破坏性形式多种多样，包括地表和含水量、土流动性和高压收缩，其含水率高、强度低、锋利度低。提高地基水分水平可以提高地基的可用性和实用性。但是，如果水含量高，地基容易变形，使公路整体平整度大大降低。对高等级道路建设产生不利影响。地基流动是由外力施加的装配线，流速的急剧减弱直接影响到该区域结构的强度，并可能导致破坏。压力增大是地球质量增加的外在表现，对于较长期的外力作用，密度会增加，体积会减小，从而导致地基裂缝[1]。

1.2 软土加固技术在桥梁施工中的重要性

我国经济高速增长，人民生活水平提高，私家车数量增加，这不仅对人民的日常出行，而且对城市道路交通都具有重要意义。只有提高项目的承载能力及地基的实用性，道路运输安全和可靠性才能得到根本性保证。地基是道路施工中的重要构件，是对增加高度至关重要的负荷最重的结构。但是，由于道路建设的特殊性和复杂性及其施工活动范围，软土将不可避免地存在，在施工中，如处理不当可能导致地基承载力不足。过去市政建设行业桥梁倒塌的危险性很高，这不仅危及工程安全，而且严重威胁到人民的生计。一方面，利用加固技术对软土进行科学处理，可以降低质量和安全事故；另一方面，道路建设后的维护成本可以降低，道路交通进程的社会经济效益可以用来促进运输业的稳定发展。

1.3 道路路基路面软基处理原则

施工前，应掌握软土的地质条件，特别是复杂地质条件下的软土，应区别不同情况,依据不同地区软基地质和项目的实际情况，选择合适的施工方案，制定最经济合理的措施，并把施工所需的材料、机械、人员等详细资料整理成一组文字材料备用。工程建设应选择适当的施工季节，尽可能避免雨季，以确保整个施工期间的天气条件符合施工要求，并密切监测气候变化[2]。施工过程中，施工人员应严格遵守软基施工的相关施工技术规范和作业规程，合理安排施工程序，避免事故，科学使用施工机械和设备，减少应严格控制软土路基的填埋场，以确保填方高度大于3米，且软土地基的残馀物只能在至少6个月的预压期内运输。

2 当前软土地基处理技术存在的问题分析

2.1 未能做到选择方案最优化

处理软土地基有许多技术选择，但都不是万能的。在大多数情况下，方案优化不是通过多种综合比较和选择来实现的。例如，在选择软土地基处理技术时，需要列出各种适用的现代技术解决办法，同时考虑到软土地基处理解决办法的范围和要求[3]。

2.2 地基处理技术的范围没有得到很好的理解

不同的地基技术有一定的范围，但在具体的技术应用中可能会混淆。以替代建筑技术为例。替代工艺的处理工艺比较简单，软土代替。但是，如果所处理的地基深度大于3m，替代方法的工作量太重，资本费用和工作时间都不理想。在这种情况下，有必要考虑到项目的特点，找到一种更具成本效益的技术处理办法[4]。

2.3 市政建设工程技术水平参差不齐

在我国，市政建设单位的技术水平参差不齐，在一定程度上对建设效率有很大影响即使采用同样的灵活处理技术，对道路质量的影响也可能大不相同。执行单位的技术水平和机械设备是影响软土地基处理质量的主要因素。许多建设单位缺乏专业技术人员和管理人员，也缺乏对人才的技术培训和现代化管理概念，导致缺乏对现场建设质量控制和检查的力度管控。此外，软土地基处理的质量效果与机械设备密切相关，需要加固对先进机械设备的参考，同时注意机械设备的规范操作，以促进软土地基处理的效果。

3 地基处理的考虑因素

3.1 地基构成

在市政道路建设中，由于地基土层构成的相对复杂性，应根据土层的实际构成选择适当的处理方法。一是土层结构较厚，软土较浅的，可以高压注浆处理；第二，如果软土较浅，整层较薄，则可以采用表面处理技术；同样，如果地基设施的土层较厚，没有砂层，则可以将其固化。如果地基未得到快速处理以达到预期强度，则还可以使用垂直排水[5]。

3.2 道路的性质

市政道路的不同性质也极大影响着软土地基的实际处理能力和效果。修建高品质道路时，处理方法应着重对地基和结构层做加强处理。一般对于宽填方道路，施工时应注意地基结构的局部病害整治。不同施工类型应采用不同的方法，在实际施工期间，必须对地基设施进行实地调查，以避免因土地不规则而造成的横向移动，并影响市政道路工程的正常使用。

3.3 施工条件

在道路施工过程中，施工条件因设计和最终处理工艺而异。在选择软土路基处理技术方案时，应充分考虑到项目所在地工程的施工期、机械设备和施工材料、天气、地质条件等诸多因素，并根据工程施工的具体要求制定切实有效的施工方案指导实施[6]。

3.4 周围环境

处理软土地基时，施工现场容易受到垃圾和噪音的污染。因此，正式开工前，有必要认真分析工程的实际情况，选择合适的处理方案，如果有大量软土地基，有必要对施工场址周围的环境进行科学观测，合理降噪和环境保护。

4 市政道路施工中软基加固技术的应用

4.1 软基加固表层处理技术

软基加固表层处理技术主要组成部分包括:建筑结构层、软土排水和地基处理。例如开挖沟渠的宽度为0.5米，深度为0.5至1.0m，沟渠中的填方是含水量非常低的沙子。施工过程中，排水管道的铺设应与水文地质环境结合进行，以保证排水流量[7]。基础表面处理主要是隔离和收集水。地基通常由片石组成，灰土可以防止坑底积水。由于进行了系统处理，结构层及换填基层区域含水量大大减少，其地表逐渐硬化，达到城市道路建设的需要。

4.2 强夯法

在现代公路建设中，强夯是软基处理的主要方法，其加固效果也非常明显。一般来说，这种方法不适合市政道路建设。市政道路下有大量的市政管线系统，强夯对其有一定的破坏作用。但施工时间短，成本低。如果路基土质较差，成本较低，必要时可以使用。在软土路基施工中，重力是最主要的驱动力，可使残桩堵塞软土路基施工，彻底破坏路基原有结构。由于活塞的冲击，形成一个斜坡，大大提高了地下结构的密实度。对于静压路基的施工，应根据路基的实际情况采用强夯法。一般路基每沉降0.5-1.0m，承载力可提高2-3倍。

4.3 片石换填施工方法

采用片石换填方法时，必须注意以下几点:首先，换填段的软土层应彻底清理，并在路基底部地基上向下延伸一定深度，这部分土也应清理干净，以保证结构松散的土的充分挖掘，防止因回填不完整造成换填效果不明显[8]。其次，用于换填的片石应进行筛选，不同级配的片石应分类堆放，并按有关要求分层填筑，以保证填筑片石的路基结构具有一定的稳定性。最后，换填片石施工时，应分层碾压所有片石，以提高地基承载力。在超过一定深度施工时对超深部分可结合抛石挤淤来挤压加强地基承载力。(1)在做好换填片石工作前，首先要做好准备，调查现场地质情况，根据具体情况制定施工方案。然后，通过测量放样，可以确定道路路径和道路的大致方向。(2)根据测量放线确定的路基位置，用挖掘机挖掘所有淤泥和土方，用装载机和渣土机将提取的矿渣全部运出施工现场。(3)在换填段现场随机确定点位进行地基承载力检测，并将最终检测结果上报相关部门核实确认。待检测报告确认合格后方可进行下一步工序。(4)所有准备工作完成后，方可开始换填该段片石，在指定位置填好不同级配的片石，换填片石时分层堆放，具体厚度、碾压遍数、碾压速度根据实际计算结果确定。(5)根据施工设计图纸和相关施工规范，检查碾压结果，确保碾压结果符合公路施工的具体要求。经监理工程师确认试验结果后，方可进行以下施工。

图1 软基片石换填

图2 施工现场

4.4 土工编制物强化技术

土工织物是一种基于现代技术的软土地基处理技术。土工织物可以提高地基的排水能力和结构强度。如果城市道路是在软基上建造的，则必须在软基上安装相应的土工布。为了提高区域地基的结构强度和耐蚀性，并确保城市道路在一段时间内的稳定，当城市道路基础较厚时，城市道路的实际建设活动必须是稳定城市道路的地质构造，铺设一层加强地质层[9]。

4.5 加载技术

软土地基结构不稳定，渗透性差，其内部结构的含水量往往超过正常建筑标准。地下水的长期侵蚀进一步降低了其承载能力，并在压力超过可接受限度时导致局部沉积。为了进一步减少道路工程中的不定期存款问题，必须在正式开工前更换和加固地基设施。地基荷载处理方法主要包括地下水荷载处理和填方荷载处理。地下水补给方法主要是通过调整地下水水位来自然沉降软土地基，通常用于含砂性地基较多的软土地基结构。使用填方加载方法时，需要建立动态监控系统，实时监控整个工程的变化，然后选择合适的填方材料进行加载，以控制道路工程的沉降，控制沉降差。

4.6 水泥搅拌桩法

使用深层搅拌桩将地基和水泥搅拌均匀，最终形成具有良好强度和稳定性的水陆脚。这种混合水泥桩的技术通常用于道路结构，如黄土、淤泥和回填。对于硬土层或酸性土层，应在使用过程中进行试验，以确保该方法适当。如果软土地基的含水量超过70%，则不能使用该方法。在实际应用中，请考虑以下几点:首先，进行桩基定位时，应控制钻头、钻杆和桩位置的中心点保持在同一垂直线上并做垂直度检查观测。其次，施工中选用的水泥浆不能结块；再次，在预搅拌过程中，钻杆不得倾斜，当钻杆的输入深度达到1.5m时，应适当加快输入深度。最后，再次更换钻头位置后，应拆卸和清洗钻头[10]。直到清洁工作完成后，方可移动到下一个堆位置。

4.7 加筋路堤加固施工技术

在处理城市道路软土地基时，工程师必须科学地应用加固结构。目前，地理信息网、网格等已成为加固软土地基的共同结构。它们不易变形、抗老化和具有一定强度，可用作加固软土地基的加固材料。在地质构造和网格的科学参数下，将大大改善软土地基可能的不规则沉降，地基的总体承载能力也将大大提高。在混凝土加固施工过程中，工程师应严格保护加固材料，即在土工布或格栅上放置厚度在0.2mm至0.3m之间的砂盖。加固工作还需要分几个阶段完成。第一充填层应在机械上以轻压进行压实。达到0.6m压实厚度后，应用重型机械振动碾压，确保压实度达标。