软土地基改良技术在道路工程中的应用

龙运杰

（贵安新区产业发展控股集团有限公司，贵州 贵安 550029）

1 引言

近年来，市政交通发展迅速，但在施工时往往会出现软土地基处理不当的问题。软土地基是指由于其颗粒间隙大、水分含量高、土粒结构较松散等原因而具有较低的承载能力和较大的沉降变形的土层。在建筑工程中，遇到软土地基是常见的情况，如果不进行处理，会对结构的稳定性和安全性产生严重影响。为了改善软土地基的工程性质，提高其承载能力和稳定性，需要采用合适的地基改良技术。地基改良技术可以分为物理方法、化学方法和土工合成材料方法等多种类型，根据具体工程需求和地质情况选择合适的处理方法。因此，对道路交通中存在的软土地基施工难点进行分析，研究软土地基加固技术有着重要的意义。

2 道路工程中软土地基施工难点

2.1 软土地基加固难点

软土地基通常具有较低的承载能力和较大的沉降变形，因此，需要进行地基加固。但软土地基的加固方式较为复杂，常见的加固方法包括灌注桩、搅拌桩、挤密等。然而，软土地基通常含有较高的水分含量，这会对加固效果造成一定影响，增加了加固工艺的难度。施工加固常需要使用特殊的材料，如灌浆材料、土工合成材料等，这些材料的选择和供应可能会面临一定的困难[1]。在软土地基加固过程中，由于地基变形、材料响应等影响因素复杂，监测与控制常常具有一定的难度，在施工加固过程可能对周边环境产生一定的影响，如振动、噪声、地震等。因此，需要考虑施工对周边建筑物、管线等的影响，并采取相应的措施进行保护。

2.2 软土地基工程沉降控制难点

软土地基的沉降变形较大，施工过程中需要进行沉降控制，以保证道路的平整度和安全性。然而，软土地基的沉降行为难以预测，施工过程中的沉降控制常常面临挑战。此外，在施工过程中还需要考虑沉降对附近建筑物、管线等的影响。软土地基通常具有高含水量和较大的可压缩性，导致其沉降行为复杂且难以准确预测[2]。软土地基的沉降量和速度可能受到多种因素的影响，如地基水分含量、荷载应力、地基渗透性等，这使得准确预测软土地基的沉降变形变得十分困难。在施工过程中，需要充分考虑不同位置的沉降差异性，并采取相应的措施进行均衡。施工期间施加在软土地基上的荷载会产生沉降变形，如设备重量、施工机械等。此外，水分对软土地基的沉降也起着重要作用，水分的变化可以导致软土地基的孔隙水压变化，进而对沉降产生影响。因此，在施工过程中需要合理控制荷载和水分，以减小沉降变形。

2.3 软土地基工程中的水分控制难点

软土地基通常具有较高的含水量和较低的固结能力，其水分渗透性较强，导致水分在软土中的传递速度较快，控制和排除水分变得相对困难，因此，在施工过程中需采取有效措施控制水分的渗透和分布。软土地基中孔隙水压力较大，孔隙水压力对土体的稳定性和承载力有重要影响[3]。在施工过程中，需要通过合理排水和降低孔隙水压控制软土地基的水分状况。因此，需要对水分变化进行持续监测，并采取相应的控制措施减少水分变化对软土地基的影响。软土地基在强震等外力作用下，容易发生液化现象，液化会导致地基失稳、沉降加剧，甚至引发灾害。因此，在软土地基的水分控制过程中，需要充分考虑地震因素，并采取相应的加固措施，以减少液化风险。

2.4 软土地基工程中施工荷载的影响

软土地基的沉降量和速度可能受到载荷大小、施加方式以及地基含水量等因素的影响。因此，在施工过程中需要合理控制施加的荷载和荷载施加的时间，以减小地基的变形和沉降。在软土地基上施加荷载时，往往会导致荷载分布不均匀。例如，建筑物的自重和空间布置会导致某些区域承受更大的荷载，而其他区域较小，这种不均匀荷载分布可能引起软土地基的局部沉降和不稳定。在施工过程中需要通过合理布置荷载，均匀分担荷载，以减少不均匀荷载分布带来的问题。动态荷载会引起软土地基的附加沉降和变形，加剧地基的不稳定性。因此，需要在施工过程中合理控制和限制动态荷载的作用，以避免对软土地基产生不利影响。

综上所述，软土地基的沉降控制是一个复杂的问题，需要综合考虑地质特征、水分变化、施工荷载等因素的影响，并制定相应的措施和策略。此外，长期监测和定期维护也非常重要，以确保软土地基沉降控制的有效性和工程的稳定性。

3 软土地基处理技术

3.1 置换法

软土地基置换法的基本原理是通过施加荷载和添加高强度材料来降低软土地基的含水量，提高土体的密实度，从而提高地基的承载能力和稳定性。置换材料一般是高强度的土壤或石料，通常为粒径较大、含水量低的材料。选择置换材料时需考虑其与软土的相容性和稳定性，置换材料填充软土中孔隙的同时，还可以提供额外的支撑和增加地基的承载能力，常用的置换材料包括砾石、沙土、碎石等。

3.2 排水固结法

软土地基排水固结法的基本原理是通过加快软土中水分的排出，降低孔隙水压力，从而引起土体的固结、增加土层的密度，提高地基的承载能力。在进行软土地基排水固结处理前，需要对地基进行详细勘测，并利用相关的试验和分析方法，确定软土的物理性质、排水与固结特性等，并预测土体的固结时间和排泥沉降量。根据土体的特性和工程要求，设计合适的排水系统。常用的排水系统包括水平和垂直排水系统。水平排水系统一般采用横向排水带、渠道和排水管道等，垂直排水系统一般采用抽水井、井孔和排水管等。通过排水系统的作用，软土中的孔隙水开始排出，土体开始固结。软土地基排水固结法的优点是施工相对简单、成本相对较低，适用于较大面积的软土地基处理。然而，该方法的处理效果受到多种因素的影响，如土壤性质、排水系统的设计与施工质量等。排水固结法示意图如图1 所示。

图1 排水固结法示意图

3.3 复合地基法

复合地基法是一种常用的软土地基处理技术，通过在软土地基上设置桩体结构，使桩与土共同承担荷载，改善地基的承载能力和稳定性。钢筋混凝土灌注桩法是通过将钢筋混凝土灌注桩嵌入软土地基中，将桩的承载能力传递到软土中，形成复合地基。该桩型适用于软土地基，具有较好的承载能力和抗沉降性能。预制桩法是将预制桩直接插入软土地基中，然后注浆固结。预制桩的特点是施工效率高，承载能力大，适用于一些需要较大承载能力的地基工程。微桩法是将直径在100 mm 以下的小直径桩，通过钻孔或插管方法将微桩注入软土地基中，然后注浆固结。桩排法通过在软土地基上布置排列的桩，形成桩排结构。桩排的作用是改变地基的水分分布、增加地基的承载能力和稳定性，适用于较大面积的软土地基处理。螺旋桩法是一种螺旋旋入地面的钢制桩，可以用于软土地基的复合地基处理。螺旋桩施工简便，适用于施工空间受限、周围环境敏感等特殊条件下的地基处理。

4 道路工程中的实际案例分析

选择某市市区中心主干道路作为研究对象，该区域地层主要为粉质黏土、淤泥质粉质黏土、砾砂、凝灰岩等，含黏性的砂砾层作为主要支撑层。由于该地区大多数为软弱土，因此，需要对地基进行加固处理，防止路面沉降。采用高压旋喷桩对地基进行加固处理，结构图如图2 所示。

图2 高压旋喷桩示意图

高压旋喷桩利用高压混凝土喷射破碎软土，同时旋转喷嘴，速度设置为150 mm/min，将混凝土注入喷孔中，喷孔直径大小为2.5 mm。利用土层自身的阻力形成桩体。通过喷射压力和旋转力，将软土与混凝土充分混合，形成均质的灌注桩体，提高地基的承载力和稳定性。高压旋喷桩可以适用于各种软土地基，尤其适合湿软土和砂土等松散土层，并且桩体的质量好，桩端可承受较大的荷载作用，有较好的抗拔能力。为了提升地基的承载能力和稳定性，采用钉形双向水泥搅拌桩用于地基处理，示意图如图3 所示。

图3 钉形双向水泥搅拌桩示意图

钉形水泥搅拌桩是通过钉形搅拌头将水泥与土壤混合，并沿着桩的轴向进行连续搅拌，实现水泥与土壤的均匀混合。水泥搅拌桩的固化剂选择42.5R 级硅酸盐水泥，含量在15%以上，形成的水泥搅拌桩在固结时间内逐渐硬化，并与周围土壤形成复合地基，从而提高地基的承载能力和稳定性。桩体强度大于1 MPa，单体桩的承载力大于140 kN，复合地基承载力大于120 kPa。使用导孔杆将搅拌桩头下沉到设计深度，启动搅拌桩机械开始搅拌，均匀混合水泥和土壤。搅拌完成后，搅拌头逐渐提升，形成水泥搅拌桩。钉形水泥搅拌桩适应性强，可以处理各种类型的土，在施工过程中无振动、噪声等，对环境影响小，施工的速度快，可以连续施工，适用于大面积项目，桩径和桩长可根据设计要求进行调整，适应不同承载力需求。水泥搅拌桩在固结时间内逐渐硬化，可以提供长期稳定的地基支撑。

5 结语

软土地基施工具有较高的技术难度，此次研究对道路交通中软土地基施工中的难点进行探讨，并对常见的几种处理技术进行分析。软土地基处理技术在实际工程中可以根据具体情况的不同进行组合应用，以达到最佳效果。在选择和设计软土地基处理技术时，需要综合考虑地质条件、工程要求和经济性等因素。此外，施工过程中需要合理控制施工质量，并建立相应的监测体系，以确保软土地基处理效果可行和可靠。