路基软土地基施工技术的处理方法研究

张慰伟

摘 要：本文首先分析了软土地基的主要影响，并概括了软土地基基础常见处理方法，如袋装砂井法、粉喷桩法、换填法、以及砂垫层法等，最后就粉喷桩施工方案在路基软土地基基础处理方面的关键要点进行概括分析，望能够为同类工程实践提供一定的参考与帮助。

关键词：软土路基；粉喷桩；地基处理

中图分类号：U213 文献标识码：A

1.软土地基主要影响

软土地基在我国有较为广泛的分布，主要集中在滨海区、江河入海口等，内陆河流、湖泊中也可见软土地基分布。与常规地基基础相比，软土地基具有土层水含量高的特点，土体压缩性以及孔隙比高，继而降低了土体结构的抗剪力以及透水性水平。在此类型地基基础施工中，常常会出现以下几个方面的问题：第一是沉降。沉降是软土地基基础对路基所产生的最大影响之一。土层中软土硬结效应不良，容易导致地基失稳，并在外部作用力影响下（如公路桥梁上部车辆荷载作用力）产生沉降甚至塌陷等问题；第二是硬化。在软土地基基础处理过程中，材料比例不合理可能导致土层硬化不均匀，进而对路基结构的稳定性产生不良影响；第三是侵蚀。在地基基础施工过程中会消耗大量的水泥以及砂石材料，但由于软土地基基础中土层比较松软，在长时间雨水冲刷作用下内部材料容易冲散，导致路基表面被侵蚀，进而对路基结构的整体性产生不良影响。

2.軟土地基常见处理方法分析

（1）袋装砂井法。袋装砂井法处理软土地基基础的原理是排水固结（如图1所示），即在原有地基基础中开挖一条竖向排水通道，在软土地基基础之上增加荷载作用力，使饱和水分自土层空隙中流出，并经过排水通道排出土层。待水分被排除后，土层空隙体积会有所下降，进而使地基基础产生固结以及变形反应，并在超静水压作用下空隙逐渐消失，通过提高土层有效应力水平以及强度的方式达到加固软土地基基础的目的。

（2）粉喷桩法。粉喷桩基础即粉体喷射深层搅拌技术，该技术在路基软土地基加固中有着非常广泛的应用。粉喷桩技术的基本工作流程如图2所示，其基本原理在于：借助于专用粉体喷射搅拌机回转钻头叶片将水泥、石灰粉等粉状加固料放置于原位软土地基基础中并就地进行搅拌，以提高软土地基基础的稳定性与整体性，同时保证桩基的强度水平，最后对地基基础深层位置进行加固料喷射以及压缩处理。在桩体内加固料与软土产生物理化学反应的过程中，诱发软土硬结现象，使桩间土与粉喷桩桩体间形成复合地基关系，进而达到加固软土地基基础的目的。

在路基软土地基基础加固中，应用粉喷桩施工技术的主要优势体现在以下几个方面：第一，粉喷桩施工技术能够有效减少地基基础沉降量的产生，使地基基础经加固后路堤沉降以及桥头跳车等问题能够得到良好的解决；第二，粉喷桩施工技术能够有效避免路堤侧向位移的发生，相较于排水固结法的处理效果更为确切，且地基基础更为稳定；第三，粉喷桩施工技术与路堤填筑施工的适应性良好，能够快速完成填土作业，在工期较短或雨季下的公路施工中有良好应用价值；第四，粉喷桩技术应用能够有效解决材料耗用量，降低工程造价，同时具有良好的安全性。

换填法。本方法主要适用范围为：软土地基承载力水平与变形以及建筑要求不符合且土层中软土地基基础厚度不大，基本原理如图3所示。在应用换填法对软土地基基础进行处理的过程中，首先需要部分或全部开挖软土，将具有较高稳定性、防侵蚀且强度较大的材料换填至土层内，并借助于强夯机进行压实，达到预期密度后可提高软土地基基础结构强度水平。

（4）砂垫层法。砂垫层法在公路桥梁软土地基基础处理中同样应用广泛，其本质是在路堤填土与软土地基中间施做透水性垫层，以促进土层内水分的排出，一方面能够快速固结地基，另一方面能够保护路堤避免受到土层孔隙内水分的影响。一般来说，砂垫层法中所选用材料以中～粗砂石为主，厚度在0.5m～0.9m左右，垫层施工中宽度应当在路堤宽度基础之上扩展0.5m～1.0m。

3.软土地基础施工技术要点——以粉喷桩法为例

搅拌桩加固软黏土的基本原理是以水泥等材料作为固化剂，应用特制深层搅拌机在地基基础中将水泥与软黏土强制拌合，使软黏土硬结形成具有充分强度、水稳性以及整体性的地基土。在具体应用中，采用粉喷桩处理软土地基基础的基本工艺流程为：首先对软土地基基础进行处理并于施工现场开挖临时排水沟设施，清除表面草皮后填筑80.0cm厚度宕渣。钻机以及材料进场就位并检验后进行粉喷桩施工，施工完毕后对成桩承载力进行检测，铺设砂砾垫层并进行碾压，然后对路基土石方填筑作业，对软土地基基础沉降稳定性进行观测，观测达到满意效果后进行路基整修以及验收，验收合格后方可转入路面施工环节。

第一步，前期准备。在本工程进行软土地基基础处理前应于施工现场开挖临时排水沟设施，沿纵向开挖临时将水沟以降低地表水，并对地基基础上覆草皮进行清除。完成上述工作后，选用适宜材料填筑软土地基基础处理区，土体填筑后整平并进行轻度碾压，方便后续粉喷桩机以及配套设施进场。在此基础之上根据设计方案进行现场测量放样以及桩位布点等相关操作。

第二步，粉喷桩施工。根据工程设计要求，软土地基基础处理现场将粉喷桩按照桩位平面布置图布置，加固放置机体位置的基础，使搅拌桩机机轴保持垂直，以防打斜桩，影响桩基承载力启动搅拌桩机，钻头边旋转边钻进。此时并不喷射粉料，而是喷射压缩空气，可使钻进顺利，减小负载扭距。随着钻进，准备被加固的土体在原位受到搅动。提升钻头并反转：在提升过程喷粉搅拌，通过粉体发送器将水泥粉喷射入搅拌的土体中，使土体和水泥沿竖直方向充分拌和。要根据土质情况，决定提升速度，以得到较均匀的水泥土桩，提升速度根据试桩参数确定。当钻头提升到距地面30cm～50cm时，发送器停止向孔内喷射粉料，成桩结束。这时由于装置的回路是封闭的，粉体不会向空中喷射和飞散。在搅拌钻头距地面30cm处停止喷粉，粉粒不会溢出地面。一般在设计桩顶预加50cm桩长作为破除桩头用。停止喷粉，钻头边旋转边钻进，直至设计深度处，再边提升边反向旋转，使土体和粉体充分拌和，土体被充分粉碎，水泥粉被均匀地分散在桩土中，复拌是保证成桩均匀和提高桩体强度的有效措施。

第三步，路基填筑施工。在路基填筑前选用砂砾材料铺设垫层，并进行碾压密实处理。路基填筑选用材料遵循就近原则，根据实际情况对填筑层厚度进行合理控制。施工过程中于路基两侧加宽50.0cm，预留横坡与路拱，加宽后选用重型压路机进行振动压实处理，以确保沉降后路基宽度以及设计边坡坡率符合设计要求。

第四步，沉降观测。工程现场施工过程中于路基设计中心线以及路肩基底同时埋设沉降观测装置，按照每填筑一层观测一次的频率记录观测数据。测量埋设就位的沉降板测杆杆顶标高读数作为初始读数，随着路基填筑施工逐渐接高沉降板测杆和保护套管，每次接长高度一般为0.5m，接长前后测量杆顶标高变化量确定接高量，作为沉降量观察依据。通过对沉降观测结果的分析，判断粉喷桩法处理软土地基基础的整体效果。对经处理后路基沉降情况进行动态观察，若施工过程中沉降量稳定无异常，未见边坡隆起或侧向位移等不良现象，整体沉降均匀，进而可证明采用粉喷桩施工方方案对本工程软土地基基础进行处理的效果可靠，可以满足设计要求。

结语

综合上述分析来看：应用袋装砂井法、粉喷桩法、换填法、以及砂垫层法等多种技术手段对路基软土地基基础进行处理能够使被加固土体压缩量得到有效控制，对调整软土地基基础横断面差异性沉降以及不均匀沉降的控制有积极效果。同时，既往工程实践中表明，粉喷搅拌桩刚度高、对侧向变形的对抗能力好，因此在本案例同类工程软土地基基础处理中适用性良好。本文即针对路基软土地基基础施工中常见的几类处理方法进行了分析，并重点研究了粉喷桩法在施工中的相关技术要点与注意事项，望能够引起业内人士的广泛关注与重视。

参考文献

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