浅论市政道路工程软基加固技术

朱连利 朱辰辰

摘 要：随着社会经济的不断发展，城市道路交通量日益增加，市政道路面临前所未有的挑战。如何延长市政道路的使用寿命，是市政工程设计及建设过程的重要任务。增加结构厚度，提高强度固然重要，然而，在市政道路建设过程中，经常会遇到软基问题。因此，研究市政道路工程软基加固技术，对提高市政道路质量具有重要意义。希望本文对市政道路工程中的软基加固技术的研究，可以帮助解决道路软基问题。

关键词：市政道路；软基；加固技术

引 言

我国地域辽阔，地质情况复杂，道路施工环境多样，经常发生道路下沉、变形的现象。道路软基问题严重影响城市道路的使用，阻碍社会经济的发展和进步。市政道路建设对路基下降的要求严格，而路基下降是软基处理的主要问题，所以在软基上进行市政道路修筑[1]，如果软基不进行适当处理，就会导致路基下降，缩短市政道路的使用寿命。对软基的处理，需要综合考虑工程场地地质情况和施工条件等状况才能正确的确定软基处理方案。下面就以软基的特征、危害为切入点，全面分析市政道路软基加固常用技术和方法。

1 市政道路软基概述

1.1 市政道路软基特征

在市政道路施工过程中，经常出现软基问题（即软土地基）。软基的含水率比例高，在外力作用下容易出现变形，表现为很差的承载能力。软基是由腐蚀类植物和淤泥的沉积等成份构成，含量比例在4～72%之间，大于一般路基的35～60%的比例。软基的饱和度不仅高于95%，而且缝隙比在1.0～1.9之间。软基是市政道路修筑过程中遇到的特殊形式，主要表现在两个方面。一方面，软基的形成类型，另一个是软基的物理学因素。软基的物理学测量指标出现变化，就会导致市政道路工程出现质的变化。因此，在市政道路建设过程中，软基道路的建设难度比较大，既表现在含水量、压缩性和承载能力等方面，又表现在土质的高灵敏性和分布不规则性等方面。

1.2 软基的危害

软基的土质比较复杂，对市政道路建设产生不利影响，降低道路的试用寿命。建设在软基上的市政道路，其承载力和抗压能力都很难满足市政道路的要求，容易造成局部（或者整体）的地基损害。因此，软基上的市政道路经常出现地基不稳，路面塌陷。软基在外力的作用下，其自身承受能力不足，就会出现市政道路下沉、路面变形等现象，导致市政道路无法顺利通行。如果道路路面承载力不足，就会出现偏差过大，出现道路断裂和裂缝。因此在道路设计阶段就需要找到合理的软基加固方法指导施工，以达到延长市政道路的使用寿命的目的。

2 软土地基的危害

软基自身具有独特的地理特性，所以在进行工程建设的时候，经常受到很多的不利影响。如果市政道路建设在软基上，就会由于自身抗挤压强度不够，不能承担高强度的外力，出现道路的整体损害，使得道理失去稳定性、路面下陷。另外，市政道路在外部荷载的作用下，承载能力持续下降[2]，就会出现路面变形甚至断裂和裂缝的问题，影响道路的使用功能，降低道路的使用寿命。市政道路要保持自身的稳定性，延长道路的使用寿命，就要增强软基的强度，使其能够承受外界的重力。合理的软基加固处理不仅可以提高软基自身的承受能力，不出现市政路面的变形，还可以提高市政路面的使用年限。

3 市政道路工程常用软基加固技术

根据软基的深度，可将软基处理加固技术分为表层软基处理技术和深层软基处理加固技术两大类。下面将各自的特点和使用条件分别叙述如下：

3.1 表层软基的处理技术

3.1.1 换填技术

换填技术简单的说就是，清除掉软基表层中适当量的软土，并填装强度高、价格低、压缩性小、数量大、腐蚀性低以及性能稳定的材料，诸如，石块、石粒、沙土和灰土等。通过对换填的材料进行逐层铺垫，以及适当的夯实达到一定的密实度，可以将软基层转变成持力层。因此，换填技术可以增加市政路基的承载力，降低市政路面的下降量，减低路面热胀冷缩率。换填技术适用于淤泥性土质，以及暗塘等浅层的软基。

3.1.2 土工编织物技术

土工編织物技术就是在软弱地基上铺设土工编织物。土工编织物作为聚合物，可以被用于制造平面土工编织物。土工编织物具有重量轻、耐腐蚀、使用方便和整体性好的优点。同时，土工编织物抗拉强度高、抑制微生物的腐蚀作用。土工编织物的一种演变材料是土格栅栏，其具有其他材料所不具有的优点，诸如，排水性好、反过滤性强、互补性强以及隔离性好等。土格栅栏和土工编织物技术不仅可以改善软基表层，还可以提高土层的承受能力。

3.1.3 使用添加剂

如果软基层的土壤由粘土构成，可以使用添加剂的方法来增加软基的强度。通过在粘土表层中增加添加剂，可以提高土壤的强度和压缩性，增强土壤的稳定性。添加剂方法是将熟石灰和生石灰或水泥按照合理的比例进行配比，同时增加一定量的添加剂，使其与软基土壤进行相互作用。添加剂方法不仅可以降低软基中的含水量，使其成为土壤团粒，还可以通过土壤与添加剂之间的化学反应，改变软基表层的粘土性，进而提高软基土壤的稳定性。

3.1.4 浅层排水法技术

部分软基土质比较好，仅仅是含水量比较高，导致土质比较松软。针对这类土质来说，需要进行表层挖掘，让表层水分蒸发，降低土壤中水分的含量。软基中水分的流失，可以增强软基的承受能力[3]，保证施工过程中大型机械化设备的使用。另外，在软基中装填透水性好的沙石和石子，以此发挥沟槽中的盲沟作用（如图1所示）。

3.1.5 砂垫层技术

砂垫层技术就是在软基土层上增加一些厚厚的砂垫，约为0.5～1.2m之间（如图2所示）。在软基上增加砂垫层不仅可以排除表层的水分，而且可以增加表层软土的粘性。另外，砂垫层可以充当填土层的排水层，降低软基层的水位。当对软基进行砂垫处理后，可以保证大型机械设备在基层上的正常通行。

3.2 软基深层处理技术

3.2.1 强夯技术

法国Menxrd公司首创的强夯技术，采用8～30t重的大锤，从距地面8～20m高空落下，直接作用于地基表面，以此来夯实路基。强夯技术具有原理简单、操作容易、效果明显和经济效益好等优点，但其噪声比较大，施工过程中对周围建筑产生很大的振动，所以一般适用与新区及人口密度相对较少的地区，不适合建设人口密集城市的中心城区市政道路。强夯技术处理过的地基，其承载能力能提高1～5倍，有效加固深度为5～10m，甚至可以加固深度在10m以上。同时，强夯技术适合多种类型的土壤，但是不适合饱和度高的粘土。

3.2.2 预压法技术

预压法技术（又称为排水固结技术），经常作用于高速公路建设，适用于粘土软基。预压法技术具有价格低廉、实施效果好等优点。预压法技术利用软基土壤自身的透水性特点，或者建筑在地基上的竖向排水体，通过增加地表（建筑物）的自重，利用重力的压力将空隙中的水分排出，进而增加地基的强度。虽然预压法技术可以增加地基结构的土壤密度，但是施工时间长，填土速率的计算复杂。如果填土用料不当，就会出现市政路面坍塌现象。同时，竖向排水管的深度不足，或者排水管受阻，排水时间不充足，就会降低预压法技术的效果，出现后期地基的沉降。一般市政道路大都工期较紧，所以较少使用预压法技术。

3.2.3 复合技术

复合技术就是在软基的土壤中添加增强桩，进而改变软土地基中着力的结构，使得土壤中桩体能够承担大部分的重载力。目前，比较常见的复合技术主要为，混泥土搅拌桩技术、固土桩技术、高压旋喷技术、石灰桩技术、CFG技术以及散体桩法等。下面就详细阐述：

（1）混泥土搅拌桩技术。混泥土搅拌桩技术以水泥为固化剂，通过专门的搅拌设备向地基中注入水泥砂浆。同时，搅拌转轴进行不断的旋转，让水泥浆和土壤进行紧密结合，使其充分混合在一起。混泥土搅拌桩技术处理后的土壤发生了各种化学变化，其自身的土壤结构也发生变化，进而形成一个水泥桩柱（如图4所示）。混泥土搅拌桩技术使得土壤具有良好的稳定性，而且不会对周围环境造成污染。混泥土搅拌桩技术具有振动小、噪声低等优点，不仅可以缩短施工工期，而且可以降低工程造价。

（2）固土桩。固土桩又称为粉喷桩，通过专业的喷粉钻机使得粉体固化。例如，水泥，通过专业设备喷进软基土壤中，并使其与固化剂进行搅拌形成新的地基。在搅拌过程中，两者产生化学、物理变化，形成具有高强度的桩体。固土桩普遍应用于市政交通道路、高速公路和桥梁等工程项目中，具有适用性强的特点。

（3）高压旋喷技术。高压旋喷通过钻机设备将比例配置好的固化剂浆液，直接喷注到土壤中。同时，通过高压设备对土壤进行切割，使固化剂与土壤进行融合。随着钻机设备的不断升级，已经形成固定的圆形桩体。高压旋喷技术具有占地小、噪音低和振动小等优点，但工程造價成本高，对周围环境污染严重。

（4）石灰桩技术。石灰桩技术让石灰石与土壤发生化学变化，进而达到加固软基的目的。石灰桩技术通过大型机械设备进行施工，在机械钻进过程中向软基土壤中喷射压缩空气，进而达到松动土壤的目的[4]。机械钻进深度达到预定标准后，钻探钻头进行反向旋转，并注入生石灰剂，充填钻头与土壤之间的缝隙。石灰桩技术让土壤与生石灰充分接触，形成一个牢固的整体。石灰桩技术的加固深度一般为20m左右，所以适用于市政道路的软基加固。

（5）CFG技术。CFG技术属于混凝土形成桩体技术，可以满足对软基承受力要求高的地基加固，特别是软土层厚的高速路段地基加固，或者是桥梁的地基加固。

（6）散体桩法。散体桩法（或者碎石桩）是通过高压水枪在软性土壤中进行钻洞，然后将碎石填入到洞中，并进行不断的震动、搅拌。在碎石搅拌过程中，石头向周围进行挤压，与周围土壤形成一个整体，实现对土壤加固的目的。

4 总 结

综上所述，本文主要对市政道路工程设计中经常遇到的软土基础加固的几种常用的技术进行了较为详尽的分析和介绍，还对市政道路工程中软土具有的几个主要特征等进行了分析阐述。市政道路工程中软基的处理方法各式各样，每一种方法都有各自的特点，主要的效果和适用条件也有所不同。市政道路工程设计过程中遇到软基情况要针对不同的土壤环境、路面要求，工程场地附近环境和地基承载力等因素，采用不同的软基加固方法。在软基加固过程中，只有采用适当的技术进行软基加固，才能达到节约投资、缩短工期、减少施工难度同时又能保证工程质量的目的。

参考文献

[1]青晓伟.市政道路施工中软基加固技术的应用分析[J].城市建设理论研究2013，（5）：50～51.

[2]向波.市政道路施工中软基加固技术的应用分析[J].城市建设理论研究2013，（20）：78～79.

[3]张琦.论述市政道路施工中软基加固技术[J].科技创新家2013，（17）：98～99.

[4]王利民.水泥土深层搅拌桩在工程中的应用及质量控制[J].山西建筑，2010，（24）：151～152.

作者简介：朱连利（1965-），男，1988年毕业于合肥工业大学土木工程系，现主要从事市政工程设计工作，现任阜阳市城乡规划设计研究院副总工程师，国家注册造价工程师，监理工程师，咨询工程师，一级建造师。

朱辰辰（1990-），2013年毕业于黑龙江科技大学，现从事市政工程设计工作。