朱連利 朱辰辰

摘 要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，城市道路交通量日益增加，市政道路面臨前所未有的挑戰(zhàn)。如何延長(zhǎng)市政道路的使用壽命，是市政工程設(shè)計(jì)及建設(shè)過程的重要任務(wù)。增加結(jié)構(gòu)厚度，提高強(qiáng)度固然重要，然而，在市政道路建設(shè)過程中，經(jīng)常會(huì)遇到軟基問題。因此，研究市政道路工程軟基加固技術(shù)，對(duì)提高市政道路質(zhì)量具有重要意義。希望本文對(duì)市政道路工程中的軟基加固技術(shù)的研究，可以幫助解決道路軟基問題。

關(guān)鍵詞：市政道路；軟基；加固技術(shù)

引 言

我國(guó)地域遼闊，地質(zhì)情況復(fù)雜，道路施工環(huán)境多樣，經(jīng)常發(fā)生道路下沉、變形的現(xiàn)象。道路軟基問題嚴(yán)重影響城市道路的使用，阻礙社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和進(jìn)步。市政道路建設(shè)對(duì)路基下降的要求嚴(yán)格，而路基下降是軟基處理的主要問題，所以在軟基上進(jìn)行市政道路修筑[1]，如果軟基不進(jìn)行適當(dāng)處理，就會(huì)導(dǎo)致路基下降，縮短市政道路的使用壽命。對(duì)軟基的處理，需要綜合考慮工程場(chǎng)地地質(zhì)情況和施工條件等狀況才能正確的確定軟基處理方案。下面就以軟基的特征、危害為切入點(diǎn)，全面分析市政道路軟基加固常用技術(shù)和方法。

1 市政道路軟基概述

1.1 市政道路軟基特征

在市政道路施工過程中，經(jīng)常出現(xiàn)軟基問題（即軟土地基）。軟基的含水率比例高，在外力作用下容易出現(xiàn)變形，表現(xiàn)為很差的承載能力。軟基是由腐蝕類植物和淤泥的沉積等成份構(gòu)成，含量比例在4～72%之間，大于一般路基的35～60%的比例。軟基的飽和度不僅高于95%，而且縫隙比在1.0～1.9之間。軟基是市政道路修筑過程中遇到的特殊形式，主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面。一方面，軟基的形成類型，另一個(gè)是軟基的物理學(xué)因素。軟基的物理學(xué)測(cè)量指標(biāo)出現(xiàn)變化，就會(huì)導(dǎo)致市政道路工程出現(xiàn)質(zhì)的變化。因此，在市政道路建設(shè)過程中，軟基道路的建設(shè)難度比較大，既表現(xiàn)在含水量、壓縮性和承載能力等方面，又表現(xiàn)在土質(zhì)的高靈敏性和分布不規(guī)則性等方面。

1.2 軟基的危害

軟基的土質(zhì)比較復(fù)雜，對(duì)市政道路建設(shè)產(chǎn)生不利影響，降低道路的試用壽命。建設(shè)在軟基上的市政道路，其承載力和抗壓能力都很難滿足市政道路的要求，容易造成局部（或者整體）的地基損害。因此，軟基上的市政道路經(jīng)常出現(xiàn)地基不穩(wěn)，路面塌陷。軟基在外力的作用下，其自身承受能力不足，就會(huì)出現(xiàn)市政道路下沉、路面變形等現(xiàn)象，導(dǎo)致市政道路無法順利通行。如果道路路面承載力不足，就會(huì)出現(xiàn)偏差過大，出現(xiàn)道路斷裂和裂縫。因此在道路設(shè)計(jì)階段就需要找到合理的軟基加固方法指導(dǎo)施工，以達(dá)到延長(zhǎng)市政道路的使用壽命的目的。

2 軟土地基的危害

軟基自身具有獨(dú)特的地理特性，所以在進(jìn)行工程建設(shè)的時(shí)候，經(jīng)常受到很多的不利影響。如果市政道路建設(shè)在軟基上，就會(huì)由于自身抗擠壓強(qiáng)度不夠，不能承擔(dān)高強(qiáng)度的外力，出現(xiàn)道路的整體損害，使得道理失去穩(wěn)定性、路面下陷。另外，市政道路在外部荷載的作用下，承載能力持續(xù)下降[2]，就會(huì)出現(xiàn)路面變形甚至斷裂和裂縫的問題，影響道路的使用功能，降低道路的使用壽命。市政道路要保持自身的穩(wěn)定性，延長(zhǎng)道路的使用壽命，就要增強(qiáng)軟基的強(qiáng)度，使其能夠承受外界的重力。合理的軟基加固處理不僅可以提高軟基自身的承受能力，不出現(xiàn)市政路面的變形，還可以提高市政路面的使用年限。

3 市政道路工程常用軟基加固技術(shù)

根據(jù)軟基的深度，可將軟基處理加固技術(shù)分為表層軟基處理技術(shù)和深層軟基處理加固技術(shù)兩大類。下面將各自的特點(diǎn)和使用條件分別敘述如下：

3.1 表層軟基的處理技術(shù)

3.1.1 換填技術(shù)

換填技術(shù)簡(jiǎn)單的說就是，清除掉軟基表層中適當(dāng)量的軟土，并填裝強(qiáng)度高、價(jià)格低、壓縮性小、數(shù)量大、腐蝕性低以及性能穩(wěn)定的材料，諸如，石塊、石粒、沙土和灰土等。通過對(duì)換填的材料進(jìn)行逐層鋪墊，以及適當(dāng)?shù)暮粚?shí)達(dá)到一定的密實(shí)度，可以將軟基層轉(zhuǎn)變成持力層。因此，換填技術(shù)可以增加市政路基的承載力，降低市政路面的下降量，減低路面熱脹冷縮率。換填技術(shù)適用于淤泥性土質(zhì)，以及暗塘等淺層的軟基。

3.1.2 土工編織物技術(shù)

土工編織物技術(shù)就是在軟弱地基上鋪設(shè)土工編織物。土工編織物作為聚合物，可以被用于制造平面土工編織物。土工編織物具有重量輕、耐腐蝕、使用方便和整體性好的優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，土工編織物抗拉強(qiáng)度高、抑制微生物的腐蝕作用。土工編織物的一種演變材料是土格柵欄，其具有其他材料所不具有的優(yōu)點(diǎn)，諸如，排水性好、反過濾性強(qiáng)、互補(bǔ)性強(qiáng)以及隔離性好等。土格柵欄和土工編織物技術(shù)不僅可以改善軟基表層，還可以提高土層的承受能力。

3.1.3 使用添加劑

如果軟基層的土壤由粘土構(gòu)成，可以使用添加劑的方法來增加軟基的強(qiáng)度。通過在粘土表層中增加添加劑，可以提高土壤的強(qiáng)度和壓縮性，增強(qiáng)土壤的穩(wěn)定性。添加劑方法是將熟石灰和生石灰或水泥按照合理的比例進(jìn)行配比，同時(shí)增加一定量的添加劑，使其與軟基土壤進(jìn)行相互作用。添加劑方法不僅可以降低軟基中的含水量，使其成為土壤團(tuán)粒，還可以通過土壤與添加劑之間的化學(xué)反應(yīng)，改變軟基表層的粘土性，進(jìn)而提高軟基土壤的穩(wěn)定性。

3.1.4 淺層排水法技術(shù)

部分軟基土質(zhì)比較好，僅僅是含水量比較高，導(dǎo)致土質(zhì)比較松軟。針對(duì)這類土質(zhì)來說，需要進(jìn)行表層挖掘，讓表層水分蒸發(fā)，降低土壤中水分的含量。軟基中水分的流失，可以增強(qiáng)軟基的承受能力[3]，保證施工過程中大型機(jī)械化設(shè)備的使用。另外，在軟基中裝填透水性好的沙石和石子，以此發(fā)揮溝槽中的盲溝作用（如圖1所示）。

3.1.5 砂墊層技術(shù)

砂墊層技術(shù)就是在軟基土層上增加一些厚厚的砂墊，約為0.5～1.2m之間（如圖2所示）。在軟基上增加砂墊層不僅可以排除表層的水分，而且可以增加表層軟土的粘性。另外，砂墊層可以充當(dāng)填土層的排水層，降低軟基層的水位。當(dāng)對(duì)軟基進(jìn)行砂墊處理后，可以保證大型機(jī)械設(shè)備在基層上的正常通行。

3.2 軟基深層處理技術(shù)

3.2.1 強(qiáng)夯技術(shù)

法國(guó)Menxrd公司首創(chuàng)的強(qiáng)夯技術(shù)，采用8～30t重的大錘，從距地面8～20m高空落下，直接作用于地基表面，以此來夯實(shí)路基。強(qiáng)夯技術(shù)具有原理簡(jiǎn)單、操作容易、效果明顯和經(jīng)濟(jì)效益好等優(yōu)點(diǎn)，但其噪聲比較大，施工過程中對(duì)周圍建筑產(chǎn)生很大的振動(dòng)，所以一般適用與新區(qū)及人口密度相對(duì)較少的地區(qū)，不適合建設(shè)人口密集城市的中心城區(qū)市政道路。強(qiáng)夯技術(shù)處理過的地基，其承載能力能提高1～5倍，有效加固深度為5～10m，甚至可以加固深度在10m以上。同時(shí)，強(qiáng)夯技術(shù)適合多種類型的土壤，但是不適合飽和度高的粘土。

3.2.2 預(yù)壓法技術(shù)

預(yù)壓法技術(shù)（又稱為排水固結(jié)技術(shù)），經(jīng)常作用于高速公路建設(shè)，適用于粘土軟基。預(yù)壓法技術(shù)具有價(jià)格低廉、實(shí)施效果好等優(yōu)點(diǎn)。預(yù)壓法技術(shù)利用軟基土壤自身的透水性特點(diǎn)，或者建筑在地基上的豎向排水體，通過增加地表（建筑物）的自重，利用重力的壓力將空隙中的水分排出，進(jìn)而增加地基的強(qiáng)度。雖然預(yù)壓法技術(shù)可以增加地基結(jié)構(gòu)的土壤密度，但是施工時(shí)間長(zhǎng)，填土速率的計(jì)算復(fù)雜。如果填土用料不當(dāng)，就會(huì)出現(xiàn)市政路面坍塌現(xiàn)象。同時(shí)，豎向排水管的深度不足，或者排水管受阻，排水時(shí)間不充足，就會(huì)降低預(yù)壓法技術(shù)的效果，出現(xiàn)后期地基的沉降。一般市政道路大都工期較緊，所以較少使用預(yù)壓法技術(shù)。

3.2.3 復(fù)合技術(shù)

復(fù)合技術(shù)就是在軟基的土壤中添加增強(qiáng)樁，進(jìn)而改變軟土地基中著力的結(jié)構(gòu)，使得土壤中樁體能夠承擔(dān)大部分的重載力。目前，比較常見的復(fù)合技術(shù)主要為，混泥土攪拌樁技術(shù)、固土樁技術(shù)、高壓旋噴技術(shù)、石灰樁技術(shù)、CFG技術(shù)以及散體樁法等。下面就詳細(xì)闡述：

（1）混泥土攪拌樁技術(shù)。混泥土攪拌樁技術(shù)以水泥為固化劑，通過專門的攪拌設(shè)備向地基中注入水泥砂漿。同時(shí)，攪拌轉(zhuǎn)軸進(jìn)行不斷的旋轉(zhuǎn)，讓水泥漿和土壤進(jìn)行緊密結(jié)合，使其充分混合在一起?；炷嗤翑嚢铇都夹g(shù)處理后的土壤發(fā)生了各種化學(xué)變化，其自身的土壤結(jié)構(gòu)也發(fā)生變化，進(jìn)而形成一個(gè)水泥樁柱（如圖4所示）?；炷嗤翑嚢铇都夹g(shù)使得土壤具有良好的穩(wěn)定性，而且不會(huì)對(duì)周圍環(huán)境造成污染。混泥土攪拌樁技術(shù)具有振動(dòng)小、噪聲低等優(yōu)點(diǎn)，不僅可以縮短施工工期，而且可以降低工程造價(jià)。

（2）固土樁。固土樁又稱為粉噴樁，通過專業(yè)的噴粉鉆機(jī)使得粉體固化。例如，水泥，通過專業(yè)設(shè)備噴進(jìn)軟基土壤中，并使其與固化劑進(jìn)行攪拌形成新的地基。在攪拌過程中，兩者產(chǎn)生化學(xué)、物理變化，形成具有高強(qiáng)度的樁體。固土樁普遍應(yīng)用于市政交通道路、高速公路和橋梁等工程項(xiàng)目中，具有適用性強(qiáng)的特點(diǎn)。

（3）高壓旋噴技術(shù)。高壓旋噴通過鉆機(jī)設(shè)備將比例配置好的固化劑漿液，直接噴注到土壤中。同時(shí)，通過高壓設(shè)備對(duì)土壤進(jìn)行切割，使固化劑與土壤進(jìn)行融合。隨著鉆機(jī)設(shè)備的不斷升級(jí)，已經(jīng)形成固定的圓形樁體。高壓旋噴技術(shù)具有占地小、噪音低和振動(dòng)小等優(yōu)點(diǎn)，但工程造價(jià)成本高，對(duì)周圍環(huán)境污染嚴(yán)重。

（4）石灰樁技術(shù)。石灰樁技術(shù)讓石灰石與土壤發(fā)生化學(xué)變化，進(jìn)而達(dá)到加固軟基的目的。石灰樁技術(shù)通過大型機(jī)械設(shè)備進(jìn)行施工，在機(jī)械鉆進(jìn)過程中向軟基土壤中噴射壓縮空氣，進(jìn)而達(dá)到松動(dòng)土壤的目的[4]。機(jī)械鉆進(jìn)深度達(dá)到預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)后，鉆探鉆頭進(jìn)行反向旋轉(zhuǎn)，并注入生石灰劑，充填鉆頭與土壤之間的縫隙。石灰樁技術(shù)讓土壤與生石灰充分接觸，形成一個(gè)牢固的整體。石灰樁技術(shù)的加固深度一般為20m左右，所以適用于市政道路的軟基加固。

（5）CFG技術(shù)。CFG技術(shù)屬于混凝土形成樁體技術(shù)，可以滿足對(duì)軟基承受力要求高的地基加固，特別是軟土層厚的高速路段地基加固，或者是橋梁的地基加固。

（6）散體樁法。散體樁法（或者碎石樁）是通過高壓水槍在軟性土壤中進(jìn)行鉆洞，然后將碎石填入到洞中，并進(jìn)行不斷的震動(dòng)、攪拌。在碎石攪拌過程中，石頭向周圍進(jìn)行擠壓，與周圍土壤形成一個(gè)整體，實(shí)現(xiàn)對(duì)土壤加固的目的。

4 總 結(jié)

綜上所述，本文主要對(duì)市政道路工程設(shè)計(jì)中經(jīng)常遇到的軟土基礎(chǔ)加固的幾種常用的技術(shù)進(jìn)行了較為詳盡的分析和介紹，還對(duì)市政道路工程中軟土具有的幾個(gè)主要特征等進(jìn)行了分析闡述。市政道路工程中軟基的處理方法各式各樣，每一種方法都有各自的特點(diǎn)，主要的效果和適用條件也有所不同。市政道路工程設(shè)計(jì)過程中遇到軟基情況要針對(duì)不同的土壤環(huán)境、路面要求，工程場(chǎng)地附近環(huán)境和地基承載力等因素，采用不同的軟基加固方法。在軟基加固過程中，只有采用適當(dāng)?shù)募夹g(shù)進(jìn)行軟基加固，才能達(dá)到節(jié)約投資、縮短工期、減少施工難度同時(shí)又能保證工程質(zhì)量的目的。

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作者簡(jiǎn)介：朱連利（1965-），男，1988年畢業(yè)于合肥工業(yè)大學(xué)土木工程系，現(xiàn)主要從事市政工程設(shè)計(jì)工作，現(xiàn)任阜陽市城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院副總工程師，國(guó)家注冊(cè)造價(jià)工程師，監(jiān)理工程師，咨詢工程師，一級(jí)建造師。

朱辰辰（1990-），2013年畢業(yè)于黑龍江科技大學(xué)，現(xiàn)從事市政工程設(shè)計(jì)工作。