市政道路软土地基处理方法分析.pdf

中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期：2023 年 12 月 21 日 作者简介：刘东博（1984），男，汉族，黑龙江大庆人，大学本科，工程师，现就职中建八局科技建设有限公司，研究方向为道路与桥梁。-1-市政道路软土地基处理方法分析 刘东博 邓嘉晨 王晓宇 中建八局科技建设有限公司，上海 201706 摘要：摘要：道路作为经济发展的重要组成部分，对各国经济繁荣至关重要。近年来，随着科技的不断发展，公路建设技术和施工手段不断提升。中国在公路建设方面拥有丰富经验，自改革开放以来，已建成了较为完善的公路交通体系。但在道路建设中，软土地基处理是一个重要的问题。未对软土地基进行适当处理或处理方式不当，将会影响路基的稳定性和使用寿命。通过本文的探讨和分析，可以得出结论：软土地基处理对于道路建设具有至关重要的作用，各种处理方案应根据实际情况综合考虑。只有通过科学合理的处理方法和技术手段，才能保证道路建设质量和使用寿命。关键词：关键词：软土地基；地基处理；处理措施 中图分类号：中图分类号：U416.1 1 工程中常用软土地基处理方法 1.1 置换作用处理方法（1）换填法 置换法是一种利用人工或机械设备挖掘地下软土层，以获取普通土、砂、砾石、矿渣等物质的方法。再将其与原地基土和新填土混合均匀并碾压密实形成一个整体。采用高强度和低压缩性的填充方式进行重新填充。再填筑到原位置上。在完成换填后，对新土进行分层压实，并进行加固和沉降处理，以确保其强度和稳定性达到要求。其原理是利用土粒之间的相互作用力达到一定目的，使原来软弱层产生较大变形而得到稳定，从而提高地基承载能力，改善工程性质。该方法适用于处理软土和不均匀地基的平整问题，包括淤泥质土、湿陷性黄土、简单填土、膨胀土、各种填土、冻土地基以及暗沟、池塘等。（2）抛石挤淤法 压实法是一种将碎石投入流塑性淤泥土中的方法，通过利用碎石的自重和上层土的压缩力，将淤泥土从土质地基区域挤出，然后对路面进行平整，最终使用振动压路机将碎石压实，形成碎石垫层，从而实现更换地板主体的目的。再将其与原地基土和新填土混合均匀并碾压密实形成一个整体。经过更换，基础底板的压缩性得到有效降低，同时其承载能力也得到了显著提升。采用此法可以有效地控制基床系数，减少沉降量及差异沉降，改善基层强度和平整度等技术指标。该施工方式具有高效、快速、无污染、低成本、短时间等优点。可有效地改善地基土体的物理力学性质，增强地基承载能力。此方法适用于土质软弱、缺乏坚硬外壳的土层，以及厚度在 3-4 米之间的软土层，同时也适用于长期积水、不适合排水的池塘和小湖的地基处理。1.2 挤密作用处理方法（1）加筋法 常见的土壤加固方法涵盖了加筋土法、锚固法、树根桩法、低强度硅桩复合地基法以及加筋硅桩复合基础法等多种方案。这种新技术可以解决传统铺设地基承载力低的问题，同时又能保证地面平整度及美观度。本文聚焦于介绍一系列强化措施，以加强结构的稳定性。在土壤基础内进行土工合成材料的平行铺设，以形成一种人工复合土，这种土壤被称为土壤加固。加筋土是由纤维或塑料等柔性物质与一定数量和质量的筋材组成，通过拉拔试验确定其抗拉强度后再进行施工而成。通过提升地基的承载能力、降低沉降程度以及增强地基的稳定性，它能够有效地增强地基的稳定性。加筋土是由纤维或塑料等物质制成的具有一定抗拉强度和抗剪强度的一种新型建筑材料。这类人造材料具有强化效果，被归类为增强实体。土壤的拉伸和剪切性能受到其固有特性的制约，因而表现出相对较差的特性。由于土颗粒之间存在较中国科技期刊数据库 工业 A-2-大间隙以及土中孔隙水压力的消散，使土体内部产生应力集中现象，引起局部或整体破坏。在受到垂直荷载的作用下，土壤易受横向形变的影响，从而导致土壤地基的沉降、形变，甚至出现不稳定的情况。因此，需要一种能承受竖向压力而又不会引起土体破坏的新型结构-土-桩组合体系来承担水平力或拉力。将横杆置于地面，等同于将抗拉构件置于其中。钢筋是一种高强度材料，具有良好的抗拉强度。软土地基的拉伸弹性模数与钢筋的拉伸弹性模量相比微不足道。由于水平和竖向应力都是由土体引起的，所以它们之间没有相互传递力或力矩的关系。一旦钢筋插入地面，它们便能轻松地通过摩擦相互连接，形成一个无缝的整体。当土基受到水平力或竖向力时，会发生弯曲变形。随着土壤基础所受垂直荷载的作用，土壤将会发生沉降现象，并在此过程中产生横向的压力。这种应力会引起地基中孔隙水压力增加，从而导致土体发生变形或破裂。由于土壤的抗剪强度较低，其完整性较差，因此在受到不均匀荷载的作用下，容易出现裂缝和不均匀沉降的情况。如果混凝土结构中存在较大的纵向拉应力时，会造成建筑物开裂甚至倒塌。此外，软土地基的抗拉强度微不足道，在受到侧向拉力的影响下，容易出现横向开裂和破坏的现象。为了解决上述问题，提出一种新型的可调节式地板结构。通过在地板上安装拉杆，实现了钢筋与地板的完美融合，从而提升了地板的整体完整性。（2）预压法 预先施加一定的静载荷于土质地基，以减少路基的重复沉积，从而提高土壤的承载能力，这就是所谓的预应力法。由于土颗粒之间存在较大间隙以及土中孔隙水压力的消散，使土体内部产生应力集中现象，引起局部或整体破坏。通过挤压地面以提前完成大部分沉降，可有效提升地基的负荷能力。在软土地区进行公路建设时，必须要考虑到这一问题，采用预应力法处理软基会取得良好的效果。预应力技术适用于软土地基，包括但不限于淤泥质粘土、泥浆和人工填土等情况。在我国目前使用最广泛的是堆载预压法。预应力的技术手段多种多样，其中包括堆预应力和真空预应力等多种方法。（3）强夯法 动态压缩技术，亦称动态压缩技术或动态压缩技术。当抽去空气后，砂垫层内形成一个负压空间。该方法中重锤（1040t）提高到一定的高度（1040m），自由下落以压实地基。当重力加速度大于某一临界值时，重锤被向下撞击而使其自身受到很大压力，从而形成一个向上运动的冲击波，这个冲击波就是我们所说的振动波。在下落的过程中，重锤所受的重力势能被转化为动能，这一过程是基于函数原理的。当重力加速度大于某一临界值时，重锤被向下撞击而发生塑性变形。1.3 胶结固结作用处理方法（1）水泥搅拌桩法 水泥搅拌桩法，乃是将水泥作为一种养护剂，注入土壤之中，施加机械力，从而将水泥与土壤充分混合，形成坚实的桩体。它是利用水泥与土拌合时产生水化热，使软土硬化而获得一定强度的一种方法。在搅拌软土地基的过程中，水泥和土壤之间发生了大量的物理和化学反应，从而形成了一种复合地基，该地基在固化后显著提高了其承载能力和弹性模量，最终实现了对软土地基的加固。水泥搅拌桩法能有效地解决软弱土地区路堤沉降过大等问题，因此被广泛用于高速公路软基处理。起源于美国的水泥搅拌桩法，在20 世纪 50 年代被引入日本并得到了进一步的发展和广泛的应用。由于该工艺具有造价低、施工方便、对环境影响小等优点，因此被广泛应用于海洋平台建设中。在 20 世纪 70 年代，中国引入了一种新的方法，并将其成功地应用于实际工程中。随着经济建设的迅速发展，对建筑质量要求越来越高，因此水泥搅拌桩法得到广泛使用，成为一种重要的地基处理技术。水泥搅拌桩法分干法与湿法。目前国内的大多数工程采用湿法施工，主要用于软弱地基处理及基础防渗等方面。粉末喷射混合法和主浆喷射混合法是干法和湿法两种常用的工艺，前者采用干法，后者则采用湿法。水泥搅拌桩是一种复合地基处理技术，主要用于软弱土层或饱和软土地基加固。在水泥搅拌桩的加固过程中，未出现任何振动或污染现象，同时对周围环境没有任何不良影响，其效果显著。目前我国已广泛应用于公路桥梁等基础工程上。由于其经济实惠、建造便利等优点，该技术已广泛应用于各个领域。（2）高压喷射注浆法 高压喷射法是一种利用工程钻机钻孔至软基处理的设计深度，并将淤泥（通常为水泥砂浆）注入钻杆中国科技期刊数据库 工业 A-3-的高效技术。它是利用水泥与土拌合时产生水化热，使软土硬化而获得一定强度的一种方法。从底部开始，钻杆配备了一个喷嘴，通过高压泥浆泵将泥浆喷射到周围的土壤中，实现了高效的喷射。由于钻头在泥土层中高速转动，使其不断地切削地层，从而达到加固土层目的。随着钻杆的旋转上升，其对一定面积土壤的破坏不可避免，迫使其与粪肥混合。由于泥土在钻杆作用下被破碎成小颗粒，而粪肥则随浆液流入土中，从而达到固土、防渗、加固土体等目的。粪肥经过固化后，与土壤形成了一种复合地基，从而提高了土壤的稳定性和强度。1.4 排水固化作用处理方法 通过施加预先的压力，脱水固结法能够将孔隙水排入土壤中，从而引发土壤的固结和沉降，减少孔隙体积，进而提高土壤的强度。由于钻杆上有螺旋叶片和喷孔，从而在钻头附近形成一个负压区。排水固结法的实施需要同时考虑荷载系统和排水系统这两个不可或缺的要素。充电的方式通常包括充电法、电渗法、沉淀预充电法以及真空预应力法等多种方法。水平和垂直方向上的排水系统是排水系统的两个主要组成部分。通常情况下，水平排水系统会在土层表面铺设一层厚度不小于 0.5 米的砂垫，以确保排水效果的最大化。排水后形成一个稳定封闭空间。塑料排水板、砂井和砂袋井构成了垂直排水系统的三大组成部分。2 ZH 市常见的软土类型及其处理方式 2.1 ZH 地质条件 ZH 市是河南省的省会，位于河南省中北部，黄河下游，华北平原西南部的边缘地带，地形平坦，起伏不大。ZH 地表全被第四世纪沉积物覆盖。西依嵩山，北临黄河，南、东接黄淮平原，地势由西南向东北倾斜。海拔 75-151.2m。西南部为嵩山山脉，西北沿黄河为岳山、广武山丘陵地带，东部是黄淮平原。由于 ZH市是位于冲洪积平原与泛滥平原交叉地带，地形平坦开阔，按地貌成因类型，区内主要有冲洪积平原和泛滥平原。2.2 常见软土类型 ZH 市的淤泥质软土主要分布在京广铁路以东的黄河及贾鲁河冲积平原区，呈零星分布，土质松软，并多为湖沼相淤泥质沉积。湖沼淤泥颜色多为黄褐色、褐色甚至黑色。它的主要成分为泥炭，而且含有一定数量的机械、化学沉淀物。湖沼形成与发育是当地的地质、气候、土质、水文、地貌和植被等自然因素综合作用的结果，因此水分和热力条件是主要因素。由于 ZH 市位于黄河下游，所以伴随着黄河流域附近常常会有河滩沉积型软土出现，使得很多施工工程因软土处理不够及时到位，导致产生了严重的施工质量问题。河滩软土一般分布在河流中下游阶地上，这些地带常是漫滩宽阔、河汊较多、河曲发育。是在较弱波浪暗流的水作用力下，逐渐沉积形成的具有明显层状构造特征的含水量高的软粒细土 2.3 常用处理方式 由于ZH市软土多为湖沼相淤泥与河滩沉积型软土，所以常用的处理方式为桩基法、灌浆法。（1）桩基法 若软土层过于厚重，则在广阔的面积上进行深度处理将变得十分困难。因此，采用桩基础是一个很好的选择。桩基技术具有多样性。主要有水泥土搅拌桩、砂垫层或碎石桩、塑料排水板加固地基等方法。在早期，水泥地面上的搅拌桩、砂砾桩和木桩比比皆是，但如今这些工具的使用频率却极为有限。本文介绍了一种新的桩基础方法水泥土搅拌桩法，并对其特点作了简单论述。首先，水泥土搅拌桩的水灰比、送浆量和搅拌次数控制系统尚未达到完美状态，其技术和设备相对滞后，存在着不少问题；其次是在高层建筑中大量地应用混凝土灌注桩时，会对建筑物造成破坏。其次，在对深层淤泥质软土地基进行砂石桩加固时，由于施工时间较长且存在较大的复制变形，因此不再适用于需要进行变形处理的建筑地基；三是混凝土搅拌桩与砂垫层联合用于建筑物基础沉降控制时存在着一些缺陷。第三条规定，任何形式的木桩在民用建筑中的建造均被禁止。（2）灌浆法 厚基础中含有淤泥层的情况下，土桩可被用于将其施加于坚硬的土层之上。在软弱地基上土桩复合地基可采用沉井法或打设管桩进行加固处理。水泥砂浆、水泥浆、粘土浆、粘土水泥浆以及多种化学浆液材料，均可作为灌浆浆液的选择。在工程实践中发现，沉渣对桩基质量影响较大，主要表现为以下几个方面。对中国科技期刊数据库 工业 A-4-于淤泥软基和地基的加固，接缝法的应用具有至关重要的作用。对某水闸工程应用了水泥膨润土注浆法进行止水帷幕施工。当淤泥质软基不均匀导致沉积闸门基础沉降达到 0.63 米时，采用单管高压旋喷技术进行加固是一种可行的方法。本文介绍了用水泥-粉煤灰双液注浆工艺对水闸闸墩及承台施工中遇到的问题作处理。在桥墩的上游、下游和中心各设置五个注入孔，然后沿着桥墩轴线两侧布置孔洞和注入室，以进行注入操作。3 结论 在处理软土地基时，需要选择适当的方法进行加固处理，以提高其抗压和抗剪强度。本文介绍了一种软土地基处理方法。在施工过程中，需要注意地基土体的正应力和切应力，以确保各层土体的承载力满足设计要求。未来，随着我国经济的不断发展，软土地基的处理方式也将不断进步和完善。为了满足工程建设的需要，我们需要不断研究各种加固处理方法，并结合实际情况进行改进和优化，以提高软土地基的承载力和稳定性，确保工程建设的顺利进行。参考文献 1龚晓南.地基处理手册M.北京:中国建筑工业出版社,2018.2孟庆山.灰色预测在软土地基沉降分析中的应用J.岩土力学,2018,21(2):145-147.3陈雅璠.路基工程中软土地基处理研究J.科技创新与应用,2022,12(14):57-60.4曾挺,孔祥美,房若季,等.软土地基处理方法及处理效果评价J.四川水泥,2022,311(7):28-29+32.5苑佳,周新雨.软土地基处理的几种方法综述J.能源与环保,2021,43(1):39-42.6田园园.安九公路软土地基处理方案选择及变形研究D.合肥:安徽建筑大学,2020.7 黄 朝 煊,袁 文 喜,胡 国 杰.成 层 软 土 地 基 预 固 结 处 理 后 桩 基 水 平 承 载 力 估 算 方 法 J.岩 土 力学,2021,42(1):113-124+134.8Xiuyong Ni.Discussion on soft soil foundation treatment technology in municipal road and bridge engineeringJ.E3S Web of Conferences,2020(165).9Li Jianfeng,Zheng Deyao,Wu Li,Wang Feilan.Application of visualization modeling technology in the determination of reinforcement range of deep soft soil foundationJ.Environmental Earth Sciences,2022,81(7).10Chen Junjie,Guan Dashu,Zhang Xiujie,Hong Weijie,Xu Ruming,Zhang Haitao,Wu 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