软土地基处理技术在市政工程施工中的应用

韩国良

（太原理工大学建筑设计研究院有限公司，山西 太原 030024）

随着城市道路建设的不断增加，各种地理条件和施工环境对城市道路建设的质量提出更高的要求，软土地基就是严重影响城市道路建设质量的不利条件之一，对软土地基的处理在市政道路工程质量控制中尤为重要。

在市政工程建设过程中出现的软土地基大致可分为两种。

（1）淤泥及淤泥质土，这种地质主要出现在河道附近或地下水位较高的地段，这种软土地基强度较低，在地基土质中天然含水量大、高孔隙比、渗透性较弱，并有流变性，这种软土地基的不均匀沉降速度较快，且沉降历时较长。这种软土地基抗剪强度低，在进行道路施工时其路基承载力较难符合设计要求和标准，另外在荷载的长期作用下，极可能导致孔隙水压力较大，对地基强度造成严重影响，一旦出现结构破坏，将导致其强度降低或迅速呈现稀释状态[1]。

（2）杂填土或其他高压缩性土，这种地质在市政工程建设中经常遇到，例如，原地貌是冲击深沟，后期用建筑垃圾、生活垃圾等杂填土回填起来的地段就属于这类型的地基，或在地基土壤中含有其他有机物的腐殖土或饱和松散的粉细砂等均属于该类型，这种地基结构松散，分布极不均匀，强度低、遇水会出现湿陷的现象。这种软土地基呈现较强的压缩性，难以实现长期稳定，在市政道路中容易形成大幅度的路基沉降，严重破坏路面结构。

2.1 承载能力弱

淤泥质软土本身含有较多的天然水，且其透水性低，根据大多数市政工程的实际案例相关资料及实验结果得出，在河道附近或地下水位较高地段的淤泥质软土路基中天壤水的含量在50%～70%，由于含水量的较高，土质的松软度也大幅提高，进而导致地基所承担的承载能力不断减弱。杂填土或其他高压缩土的软土地基由于土壤颗粒之间的孔隙率较大，结构松软，严重影响地基承载力。在这种地基上进行市政工程建设时会使构筑物或路桥工程面临沉降甚至坍塌的风险。

2.2 沉降量大

淤泥质软土地基由于受到天然水水量及压缩性能的影响，软土路基的荷载能力会随之发生变化，不断下降，如果承载量过大，会导致软土地基产生强制压缩，从而严重损坏软土地基的整体效果，出现大面积的沉降现象。在震动荷载的作用下，软土地基极容易出现沉降、侧向滑动以及挤出底面两侧等问题，造成路堤出现失稳现象。在一定荷载长期作用下，软土地基还具有流变性。随着荷载作用时间的延长，土质变形越大，导致其长期强度远低于瞬时强度，严重影响路堤、边坡等稳定性。另外软土地基还呈现出不均匀性，容易造成路基出现不均匀沉降，对路面结构造成破坏。

3.1 依据要求及标准处理

由于施工环境的不同，市政工程与其他工程建设存在巨大的区别。市政工程的施工设计要求相对比较高，并且更加严格。不同软土地基的稳定性存在不同差异，路面平整度要求也相应地存在明显的区别。如果软土地基的等级较高，施工人员应选择科学的方式进行处理，有效避免软土路基出现沉降现象；
如果地基的软土等级较低，施工人员就可以运用加载技术，在软土地基发生沉降之后，按照实际情况对软土地基进行处理。除此之外，在处理方案中软土地基的高度及深度会对软土地基产生重大的影响，为此，在对软土地基进行处理的过程中，施工人员需要依据施工具体方案严格执行，从而保证市政路桥及施工进度及工程质量。

3.2 因地制宜进行施工处理

不同地区的软土地基，无论是含水量还是疏松程度都存在一定的差异。施工人员需要对土质的特点进行划分，并且与施工的实际状况相结合，采取具有针对性的处理方式。在市政工程路桥正式施工前，需要指派施工人员前往施工现场进行考察，充分了解施工现场的相关数据和资料。例如，如果工程建设场地是具有一定黏性的土壤，施工人员需要运用恰当的路面压实技术，防止因为施工人员的具体操作而对地基产生影响，尽可能保障地基的完整性。若地基是砂质土壤，则施工人员需要运用挤压联合的方式对路桥工程进行处理。如砂桩与镇压技术，其能够改善地基的结构，保证其流动性。

根据不同类型的软土地基以及市政工程项目对承载力及荷载作用方式的不同，需对软土地基采取不同的处理方式，主要措施包括改善地基变形和稳定条件的换填、挤淤、排水固结法，土体挤密改善孔隙率的强夯、振冲法，土颗粒彼此胶结的旋喷、搅拌法。

4.1 换填技术

换填技术是市政工程施工过程中常用的地基处理工艺，主要适用于市政排水管道基础的处理以及挡墙等结构物地基的处理，也用于杂填土地质的路基处理。其主要的施工原理是将软弱土层挖掉，借助土质优良的回填土或粗粒料，将原有的软土层进行替换，从而优化原有的软土层地基的基本性能，最大限度地提升地基承载能力，对软土地基问题进行有效防控。在进行填土施工的过程中，需要慎重选择填料，其直接影响换填处理技术的实际施工效果，因此施工过程中必须根据实际情况选择合适的填料。在进行填筑操作的过程中，要按照从中间向两侧填筑的方式进行施工，并严格控制好每一层的厚度[2]。

4.2 抛石挤淤

在河道附近或在地下水位较高的部位进行市政工程施工时，对淤泥或淤泥质湿软地基的处理会经常用到抛石挤淤处理技术。这类型软土地基含水量高，在处理以前很难把水分完全抽干，需要选用抛填片石的方法进行处理，使用碎石料加以填充，从而达到固化地基增加强度的效果。在实施过程中要严控石料粒径，一般保持在30cm左右即可。在抛填施工过程中，要从中间往两边进行抛填，或从一头向另一头抛填，从而顺利挤出淤泥，并将挤出的淤泥全部清除，最后用碎石填充卡缝，确保地基平整性，便于重型压路机开展碾压施工工作。

4.3 排水固结法

排水固结法是施工中常用的一种地基处理技术，适用于地下水位较高的软土地基的处理。它是指当软土层较厚时，向地基插入竖向排水管，使竖向排水管与地面上的排水管连通，形成一套完整的排水系统，进而有效排放地基水，使地基土强度得到有效提高，增强地基的稳定性和安全性。通过排水固结处理，可以有效地延长软土地基的使用寿命，减少地基在使用过程中的沉降。排水固结法在施工过程较为简便，施工技术要求和施工费用成本较低，因此这项技术在很多工程实例中有着广泛应用，但是这项技术需要较长的固结时间，为保证施工质量，必须有足够的施工工期，因此不适合工期较短的工程。

4.4 强夯法

强夯法操作非常简便，而且工艺较为简单，是一种较为传统的处理方式，一般适用于河滩地区或有湿陷性土、人工回填土的软弱地基的大面积处理。使用8～30t的重锤作为重力装置，将其提升到10～25m的高度，使重锤自由下落，利用重锤强大的冲击力压实地基。为了充分发挥强夯法的应用优势，在施工过程中需要对强夯力度、强夯高度及频率进行精准控制，这样既能确保软土地基具备足够的稳定性，又能够有效避免出现夯击过度的现象。在强夯法的基础上，经过不断的优化和改进，衍生出了强夯置换法，就是利用重锤对施工现场的软土进行夯击，然后使用片块石或者其他粗颗粒材料进行回填，其能够与软土层共同作用，形成相对稳定的复合地基结构。

4.5 振冲法

对软土地基进行处理时，振冲法施工方便，处理成本相对较低。一般适用于市政工程中软弱土层的路基处理，通过振冲法对路基土体进行补强。振冲法按加固原理不同又分振冲置换法和振冲挤密法两种。振冲置换法适用于不排水抗剪强度大于等于20kPa的黏质土、粉质土、饱和黄土等地基处理，振冲挤密法主要适用于加固粘粒含量小于10%的细砂等松散砂层地基。振冲法施工原理是通过振冲设备的水平向振力作用下将碎石等填充材料挤入侧壁的软土中，从而使桩体直径扩大，直到挤入力和土体约束力平衡时振冲挤密桩的桩径不再变化，振入的碎石等粗集料与桩周的粘质土构成复全地基，复合地基中的桩体有应力集中和砂井排水双重作用，桩长未到达硬土层时复合地基又起着垫层的作用，因而能提高地基抗剪强度，减少沉降，从而提高软土地基的承载力。

4.6 胶结法

胶结法处理软土地基的处理技术也是在市政工程施工中常用的地基处理方法之一，多适用于场地平坦部位的结构物基础的软基处理。胶结法包括有旋喷桩和搅拌桩两种工艺，两种方法工艺不同但是原理相同，主要利用特制的旋喷设备或深层搅拌机械，将固化剂与地基深入的软土进行搅拌，使两者之间产生一系列的化学、物理反应，从而使软土有效固结。此技术使地基具备水稳定性、整体性以及一定的强度，使地基沉降量有效减少，地基承载能力提高[3]。其中固化剂主要采用石灰或水泥等材料，通过此方法处理的地基能够实现桩和土对荷载的共同承担。此处理技术具有方法简单、施工速度快、处理深度较深等优势，但造价较高，并且在地质条件复杂的情况下进行运用时，难以控制处理质量。

4.7 化学加固技术

在路桥工程的施工过程中，化学加固技术主要包括电化学加固、硅化加固等。在大多数施工建设过程中，常会应用电化学加固方式对软土路基进行处理，能够有效解决软土路基问题。硅化加固方法主要是在混凝土施工阶段，施工人员利用多孔金属灌注管将硅酸溶液注入相应的土层，这种加固方式既能够获得充裕的加固时间及加固半径，又能改善土壤的渗透性及黏性[4]。在实际的施工过程中，施工人员可以根据土层特征，适当选择单孔灌注的方式进行处理。

4.8 石灰搅拌桩

石灰搅拌桩的原理主要是利用石灰浆软土地基中的大量水分进行吸收，这样不仅能够将软土地基变得更加干燥。另外，也可以利用石灰将软土中的灰分进行吸收，使软土和石灰在这个过程中能够非常好的凝结在一起，进一步形成搅拌桩。因此，石灰搅拌桩一般是被应用在地基内部的，与水泥搅拌桩相同，在实际施工中也需要重点关注石灰规格、比例。

5.1 保证地质情况的准确性和处理方案的可行性

对市政工程软土地基有效的处理，需要提前全面掌握施工场地环境和地质情况等，从而拟定科学的实施方案，避免在操作过程中发生突发现象，对工程实施和最后的成果带来负面影响。基于此，在施工前需要仔细勘察施工现场地质和建筑环境等，详细记录相关数据，通过整合分析数据，核定出准确的地质信息，继而将其作为依据，设计出可行的工程设计方案，让软土地基施工进度可以正常推进，确保工程质量。

5.2 保证地基处理所用材料的满足设计要求

市政工程项目的正常运行和后期的养护与工程整体建设质量有很大的关系，工程项目所需要的材料质量直接影响工程整体质量，尤其是对软土地基这些特殊部位进行处理时要严格控制工程材料的质量，必须满足设计方案对材料的要求，并且对材料进行科学检测，保证各种材料的性能指标满足设计及规范要求。

5.3 保证地基处理施工工艺的准确性

在地基处理施工前，要先做好施工现场的地质调查工作，认真勘察施工现场，图纸核实现场实际情况是否与设计图纸一致，设计处理方案在现场是否可行，如有异常情况需及时与设计人员取得联系，根据现场情况调整处理方案。在实施前需对施工技术人员进行详细的交底，明确施工工艺的有关参数及控制指标，并在施工过程中及时检查落实，发现偏差及时调整，确保现场实施严格按照设计方案执行，保证地基处理工艺的准确性，保证工程质量满足设计要求[5]。

目前，软土地基处理已经渐渐成为市政工程施工建设的重点内容，在项目实施过程中，施工人员需做好对软土地基的整治及处理工作，最大限度地保证市政工程施工的安全、质量及效率，确保市政设施能够正常运行。在施工过程中，需要对施工场地进行有效勘察，用严谨的态度对施工场地的软土地基进行分析，准确掌握地质信息，选择可行的地基处理技术，以此提高工程建设质量。