软基加固技术在市政道路施工中的应用研究

席信

（贵州建工集团有限公司，贵州 贵阳550001）

1 工程简介

都安高速公路T20，项目区域位于贵州省惠水县，位于贵州省中南部，北邻贵阳，西及安顺，地势北高南低，地表起伏较大，路线均属于黔南惠水县地区范围，起讫桩号K121+660—K133+810。全长12.15km，双向8车道，其中改扩建段施工长度9.01km，在惠水互通接既有惠兴高速，此后路线与惠兴高速并线，利用原惠兴高速作为新建右幅，新建左幅4车道，改建为双向8车道，路线向西跨涟江，经蛮贡寨、崇明哨、九家湾在岩头寨设大龙枢纽与惠兴高速分离并与S309省道相接，止于惠水县大龙乡。

1.1 区域地质概况

1.1.1 地层岩性

项目区域主要出露地层岩性为灰岩，地层时代为古生界的泥盆系（D）、石炭系（C）和二叠系（P）；新生界的古近系（E）、第四系（Q）。

1.1.2 地质构造

区域地质构造：大龙坑断层（F2）位于大龙坑附近，惠水城西向斜以西，总体走向北北东，长度约为16km。断面近似东倾，倾角75°，断层东西两侧出露为二迭、石炭系地层，该断层为一正断层，与路线大角度相交于K131+080。断裂均为非全新世活动断裂，主要造成岩体破碎；翁现断层（F3）位于小龙坑附近，大龙坑断层以西，总体走向近东西，长度约为9km。断面近似南倾，倾角60°，断层东西两侧出露为石炭系地层，该断层为一正断层，与路线小角度相交于K139+800。F3翁现断层断裂破碎带发育，降低了岩体的整体性和强度，易形成崩塌、坍塌或地基失稳等地质灾害，建议该段线路采取必要的加固措施；水波龙断层（F5）位于长顺城西，翁现断层以西部起点以西，总体走向近南北，长度约为8km。断面近似南倾，倾角65°，断层东西两侧出露为石炭系地层，该断层为一正断层，在金银洞附近与翁现断层（F3）相交。与路线小角度相交于K131+200。断裂均为非全新世活动断裂，主要造成岩体破碎。

1.2 水文地质条件

地下水补给排泄区以涟江及冷水河为主的地表水系，是区域内地下水的主要排泄基准面。根据含水层岩性、地下水赋存条件及水动力特征等，区内地下水可划分为第四系松散岩类孔隙水、基岩裂隙水及岩溶水3大类型。

1.2.1 第四系松散层孔隙潜水

主要赋存在山坡、山凹、溶丘谷地和河道及阶地中的第四系松散堆积层中，常年以山坡上部基岩地层中的岩溶水、裂隙水、沟谷溪水、河水、大气降水补给为主，大部分水体沿坡体向低处流动，排泄于沟谷、河流中，少部分水体下渗到基岩裂隙中，转化为基岩裂隙水，水量总体较小且受降水影响较大。该类地下水易接受河流、小溪与基岩裂隙水补给的地段，在第四系松散堆积物厚度较大的地段水量较大，对开挖工程（路堑、边坡、隧道）有一定影响。

1.2.2 基岩裂隙水

主要赋存在基岩地层中，以大气降水、岩溶水补给为主，其次为第四系松散岩类孔隙水的渗入补给，具有分布不均、水量变化较大的特点。基岩节理裂隙和风化裂隙是该类地下水的主要赋存场所和运动通道，其流向受节理裂隙的连通性和基岩风化裂隙层面的分布所控制，一般地表上的分水岭也是该类地下水的分水岭，该类地下水主要以泉水的形式排泄于地表，部分补给岩溶水，水量较大且受降水影响明显，该类地下水在线路走廊带内分布广泛，对开挖工程（路堑、边坡、隧道）有一定影响。

1.2.3 碳酸盐岩岩溶水

主要赋存在路线走廊带内的石炭系、二叠系白云岩、灰岩地层中，以大气降水、基岩裂隙水、地表水的补给为主，其次为第四系松散岩类孔隙水的渗入补给，发育程度总体上受褶皱、断裂和岩层层面控制，具一定方向性，分布位置具有规律性差、富水性强、水量变化大的特点。溶洞、溶孔是其主要的赋存空间，节理、裂隙、溶洞是其主要的运动通道，其流向受非可溶岩分布、节理裂隙和岩溶的发育密度及连通性所控制，一般在可溶岩与非可溶岩接触地段的岩溶中较为发育且水量较大。该类地下水的发育程度主要以地表岩溶洼地、落水洞等形式来体现，主要以暗河的形式排泄于地表，部分水体与基岩裂隙水相互转化，其水量总体上较大且受降水影响明显。水位随季节变化较明显，一般4～6月水量丰富，8月至次年3月水量显著减少，甚至干涸，局部有承压性质。

1.3 地震

据国家地震局2015年发布的1/400万《中国地震动参数区划图》（GB18306—2015），项目区地震动反应特征周期为0.35s，地震动峰值加速度值为0.05g，相应地震烈度为Ⅵ。

1.4 气象

惠水县及长顺县属湿润地区的亚热带季风气候，具有山岳型气候特点，冬季干燥，夏季湿润，四季分明。据长顺县气象站多年观测资料统计，多年平均气温15.2℃，最冷月（1月）平均5.4℃，最热月（7月）平均23℃，极端最高气温34.1℃（1966年8月17日），极端最低气温－8.5℃（1977年2月9日）。多年平均降水量1365mm，降水年内分配不均，汛期5~10月降水量占全年降水总量的80.6%，冬季少雨。实测最大一日降水量243.8mm（1970年7月12日），多年平均蒸发量1121.4mm，其多年平均最大风速为7.2m/s。

2 在都市建设道路施工中运用了软基处理工艺技术的必要性

2.1 有利于增强道路的安全稳定性

软地基是一个恶劣地质，一旦不完善的话将会影响到路面品质，会产生下沉、坍塌以及开裂等问题，会严重影响到出行安全。而使用软基增强技术则能够有效改善软土地基的承载能力，从而降低了路基工程质量问题。

2.2 有利于降低维护成本

随着人民生活水平的提升，车辆数量也越来越多，这样就会增大道路的荷载，而市政主管部门也必须定期进行路面养护工作，会耗费巨大的人力物力与钱财。如果由于不能改善软土地基出现沉降等问题的话将会提高养护成本，而使用软基强化技术能够改善路面品质，延长路面的养护期，减少养护成本。

3 软土地基的特点

（1）抗剪强度较低：软土地基属于不良地质类，所以和正常土质相比，软土壤颗粒分布的空隙比较大，抗剪强度比较弱，可以降低市政路面工程的强度。

（2）触改性较好：由于软土地基的土层相对而言来讲比较柔软，所以抗压力较低，而且土层一旦受到外界力量影响的话就是很易变坏。另外，由于软土地基的流变性作用又比较强，使得路面上很容易发生局部整体下沉等问题。

（3）含水量比较大：软土地基的孔隙大、流动度强，正是由于含水量比较大。而软农村土地基中多是软泥和黏土，负电性比较多，所以很容易被水汽吸收，而水汽马上都会滞留在泥土上，也会提高泥土的含水率[1]。

4 软土地基形成和危害

要加快我国城市社区建筑工程增长速度，首先就必须加强对城池内市政公路建筑工程的基本工程建设。而在建筑物路基进行施工流程中，最重要的就是建筑物基础地面的牢固问题。目前，在建设我国城市政府公路建设中最常用的土质基，是由黏土掺合粉土所构成的软土地基。而作为公路建设的最基本结构部分，由于软土地基的抗压相当不好，在受到外力压迫后很易变化，因此无法确保公路的稳定与安全性。所以在建设我国城市政府公路建设时，就必须对软土地基采用强化技术来提高抗拉力度，以增加在公路建设进行后的稳定性。

（1）软土地基，基本是由黏土与粉土相互结合而形成的。因为土壤成分具有孔隙空间，因此土壤的结构比也较疏松，当遭受雨水甚至是地下水源的时，土壤对水分的吸收力很强，因此土壤内的含水率也会相当高。而水分在被吸纳后，会长时期地在软土混凝土层内持续地累积，将会导致土壤之中的空家愈来愈大。同时基于土壤的成因会有大量的空气流入土壤之中，所以土壤也会显得比较疏松。这一状况对路面施工建设产生了重要的影响。软土地基的土质抗剪硬度也相当低。在受的压强相当大时，就会发生土质严重变化的状况。这就对路面与施工建筑造成了极大的安全隐患。要避免在路面建成后可能会出现的塌方等现象，就必须要加强市政道路的安全与稳定性。

（2）由于软土地基在建设过程中，最大的影响因素是由于土壤疏松而造成的地基变形的问题。以及由于软土地基的土壤流变性易变性的特点。即使对其进行了基本密封等方面的处理，在遭受外力挤压之后也很容易出现对土壤产生各种方式的扭曲现象。若不是根据土壤进行了科学性的处理方法，也就无法对土壤扭曲现象产生合理的抑制作用。所以，一旦正常投入使用路面以后很快就会发生道路受到碾压之后很容易发生坑洼，或者坍塌的状况，大大增加了路面施工的养护支出，同时还会造成事故威胁民众人身安全[2]。

5 软土地基的几种加固技术

通过上述该市政工程概括数据，总结以下8点加固技术。

（1）可采用对软土地基进行表层加固的方法，利用技术手段排出软土路基中吸附的大量水分，减少土层的含水率。同时减少进入空气的孔隙，提高软土基的稳定性和结实性能。在实际技术运用中，可选用灰土回填的沙子进行土垫板的管理，防止出现地下含有水的土壤上涌吸收问题，从而减少对软泥土质的危害。同时需要针对具体路面建设情况来做出评估，是否必须敷设排水渠道。

（2）在进行工程加固的技术中，经常采用对土壤深层软基问题的加固方法或采用土木工程综合材料进行加固。首先，对建筑物及施工道路的软土土质问题进行资料收集和分类，然后根据土壤的产生因素和强度，以及造成影响强度的各种因素。通过专业仪器与设备测定了这一区域，该地区的土壤密实率通过采用控制震动装置，可以保持土壤在软土层中的振动一定频段，并同时加入土木合成材料与软土进行混匀，从而建立比较稳定的土壤结构以实现强化地基的目的。不过也因为此技术，对软土地基进行的施工量相当大，从而在实现规模化施工中具有较大的局限性。

（3）在对软土地基的处理中，还可采用碎石和粉煤灰等细颗粒物材料进行混合添加，来改变软土地基的地质构造，从而提高结实性能，不过也必须重视粉煤灰等物料的品质问题，要选用品质合格的物料进行添加才能提高路基在建成后的总体品质。

（4）采用了混凝土管桩的加固技术，可以直接通过水泥向软土地基内进行施工，而且只要求掌握好管桩的硬度和标高的准确性就能够进行，在高速公路施工过程中应用范围相当广泛并且能够大大提高施工速度的技术。

（5）如果在易产生大量水分的路面，可采取采用专业插板机设备将塑料排水板直接置入软土地基内，使排水板底下存在大量水分的软土路基，在经过专用设备所施加的预压荷载力之后，再利用排水管道的砂质泥土压实以剥离出水分。这一技术是因为排水板的制作和施工成本比较低廉，并且由于施工方法简单便捷具有很好的实用价值，同样也在道路施工过程中被普遍地使用。

（6）还可通过对整个工程建设区域进行具体勘测，布设预应力管桩来增加软土地基的强度。并且在进行铺设之前，一定要确定了软土地基的存在厚度和具体范围，并且做好了取样分析工作之后才能够进行打桩施工。同时为了保证路面施工的质量，在施工过程中一定要严格按照技术规范严格实施。

（7）目前在道路地板补强建筑施工技艺中，最为普遍的是使用强夯法对地板进行补强。使用总重能够达十多吨或者上百吨的重锤进行自由落下运动，并在距离高处达几米或者数十米以上处夯点软土地基，让软泥迅速地固结压实，从而增加了整体的质量硬度和稳定性。不过这一技术需要在地质构造中具有粗大晶粒的不饱和湿黏土等地质基底上才能够应用，同时在施工作业方面存在相当大的困难。

（8）还可采用冻结技术比对来实现对软土地基的处理，这一技术利用超临界二氧化碳和液体氮气通过制冷机与液压控制系统的结合，把膨胀后的液体超临界二氧化碳打入土壤内，然后再通过冷却设备对软泥进行冷却凝结来定型，通过这种方式来改善软土土质的质量强硬程度。这一技术不仅仅可以在软土地基应用，而且对于其他土质基础也能够进行强化处理，所以也是在路面施工中的常用手段[3]。

6 结语

直到现在，中国的道路路面施工技术仍在进行着研究突破，并致力于怎样更迅速、更方便、更安全地完成路面施工建设，改善道路路面品质，以及如何在增强交通道路方面对社会经济的发展推动力。因此我国必须加大研究力度发展环境科学，对城市建设问题开展更加深入的科学研究与调查，在合理使用城市公共资源的前提下，探索更适合我国国情的城市发展方向。