简析市政工程中软地基问题及处理

摘要：本文主要针对市政工程中经常遇到的软地基问题，介绍了几种软地基的处理方法，最后又简要说明了这些方法的适用性情况。

关键词：市政工程；软地基；处理方法；适用性

中图分类号： TU99 文献标识码： A 文章编号：

在很多市政工程中，比如公路铁路施工等建设过程中都会遇到一种较难处理的地基形式—软地基，针对这种地基进行施工时比较麻烦的，我们需要先用一些处理方法进行加固处理然后才能进行施工建设。

1 常用地基处理方法

1.1 换填法

换填法可以说是目前在市政工程中应用最为广泛的一种软地基处理方法。顾名思义，这种方法主要就是把软地基中的软土挖除，然后换填一些质地坚硬的土材，比如碎石、砂石、矿渣、煤渣等，然后在进行压实处理。

1.2 强夯法

强夯法也就是采用专门的机器针对软地基进行反复不断地强夯，应用物理压力迫使软地基变硬的一种方法。常用来处理一些粘质土、粉质土等。

1.3 排水固结法

软土地基的一大特点就是在地基内部存在着很多的孔隙，这些孔隙内又存在着很多的水分，所以排水固结法就是给软土地基施加一定的压力，这样孔隙内的水分就会逐步排除，软土地基也就变得结实一些了。通常,排水固结法由排水系统和加压系统两部分组成,两者缺一不可,在铁路软土地基处理中,对于高填路段,利用路堤填土的荷载即可满足加压要求;对于低填方路段或地基土层为欠固结土时,就要考虑采用堆载预压来加速土层的固结。排水固结法是处理软粘土地基的有效方法之一,适用于处理各类淤泥、淤泥质粘土及冲填等饱和粘性土地基。

这种处理方法能否满足工程要求,主要取决于地基土层的土层厚度、固结特性、预压时间、预压荷载等因素。如果软土层不太厚或固结系数比较大, 不需要很长的时间就可获得较好的预压效果。反之,预压时间可能很长,因此限制了排水固结法的使用。高速铁路对路基沉降变形有严格的控制标准,对一些抗剪强度过低或有机质丰富的饱和软黏土层,即使采用砂井堆载预压法进行地基处理,其工后沉降量和固结时间仍难以满足路基设计要求。工程实践经验表明,采用袋装砂井及塑料排水板处理地基,其工后沉降难以满足高速铁路地基要求,因此,在采用排水加固法处理高速铁路软基时需非常谨慎。

1.4 复合地基法

搅拌桩、粉喷桩和旋喷桩在秦沈线被普遍使用,主要用于处理淤泥质软黏土路段及过渡段,三者的累积沉降量同属一个范畴,很难分出优劣。近年来 CFG 桩在我国高速铁路软基处理中广为应用,该桩型的处理深度可达 20 m。研究表明,与水泥搅拌桩(搅拌桩、粉喷桩)复合地基相比, CFG 桩复合地基的桩土应力比要大,而且一般而言 CFG 桩的桩身质量也比水泥搅拌桩更易得到保证。但研究表明,水泥搅拌桩和 CFG 桩为“悬浮桩”时,下卧层的加固沉

降仍较大,应用这种桩型时,一般应谨慎采用“悬浮桩”。

1.4.1 碎石桩

碎石桩是一种复合地基加固桩，它是以碎石（卵石）为主要材料制成的。它的作用机理在不同的土质中是不一样的，比如：在松散砂土中,主要是发挥砂石对砂土的挤密作用、排水减压作用和砂基预振效应;而在粘性土中,主要是对软土的置换作用。根据施工工艺不同,碎石桩可以分为振冲碎石桩、干振碎石桩、沉管碎石桩、强夯碎石桩等,主要适用于处理砂土、粉土、粉质粘土等地基。

1.4.2 水泥土搅拌法

水泥土搅拌法是另一种复合地基法，它是用来加固饱和软粘土地基的。这种方法利用水泥、石灰等材料作为固化剂,然后通过特制的深导搅拌机械边钻进边往软土中喷射浆液或雾状粉体,在地基深处就地将软土和固化剂强制搅拌,固化剂和软土之间产生一系列物理化学作用,形成的抗压强度比天然土高得多,且具有整体性、水稳性的水泥加固土桩体。根据施工方法的不同,水泥土搅拌法分为水泥浆搅拌法和粉体喷射搅拌法,形成的桩体分别习惯称为搅拌桩和粉喷桩。水泥土搅拌法是一种有效的地基处理方法,具有成桩效率高、成本低、施工占地面积小、施工现场周围无污染,并且施工过程中无振动、无噪音等特点,最适用于加固各种成因的饱和软粘土,尤其是 20 m 深度范围内没有理想持力层的软土地基。目前,国内采用水泥土搅拌法加固的土质有淤泥、淤泥质土、地基承载力标准值不大于 120kPa 的粘性土和粉性土地基。

1.4.3 高压旋喷桩

高压喷射注浆法也是一种复合地基法，这种方法的操作流程是先利用钻机把带有喷嘴的注浆管钻入土层的预定位置,然后将浆液或水以高压流的形式从喷嘴射出,冲击破坏土体,高压流切割搅碎的土层呈颗粒状分散,一部分被浆液或水带出钻孔,另一部分则与浆液搅拌混合,随着浆液的凝固,组成具有一定强度和抗渗能力的固结体,即通常说的旋喷桩。所采用的固化剂主要是水泥,并增添了防止沉淀或加速凝固的外加剂。高压喷射注浆法适用于处理淤泥、粘性土、粉土、黄土、砂土、人工填土和碎石土等地基。

1.4.4 水泥粉煤灰碎石桩

水泥粉煤灰碎石桩一般我们常常称为CFG桩,这种桩基是在碎石、石屑、砂石和粉煤灰中掺适量的水泥加水拌和, 用各种成桩机械在地基中制成强度等级为 C5～C25 的桩。处理方法是通过在碎石桩体中添加以水泥为主的胶结材料,使桩体获得胶结强度,并从散体材料桩转化为具有某些柔性桩特点的高粘结强度桩。CFG 桩适用于处理粘性土、粉土、砂土和淤泥质地基,既可用于挤密效果好的土,又可用于挤密效果差的土:当 CFG 桩用于前者时,承载力的提高既有挤密作用,又有置换作用;当 CFG 桩用于后者时,承载力的提高只与置换作用有关。CFG 桩和其他复合地基的桩型相比, 其置换作用很突出, 这是 CFG桩的一个重要特征。CFG 桩在建筑、市政、高速公路等工程中已有广泛应用。以前在铁路工程中较少应用,近期在客运专线中大量使用,已成为处理客运专线软基的主要加固措施。

1.5 钢筋混凝土桩网结构

还有一种在铁路工程中常用的地基，那就是钢筋混凝土桩网复合地基,这种地基一般由以下几个部分组成:上部填土（路堤）;加筋垫层,通常由两层双向土工格栅及 0.6m 厚的碎石垫层组成;钢筋混凝土桩土加固区,一般桩身采用 C30 钢筋混凝土现场灌注,桩间距 2.0～2.5m,而且桩顶设桩帽;桩土加固区下卧层。铁路工程中常采用钢筋混凝土桩网复合地基加固深度超过 22m、填方高度超过 3 m 的路堤软土地基。钢筋混凝土桩网复合地基在遂渝、武广高速铁路中均有采用。

1.6 钢筋混凝土桩板结构

高速铁路无渣轨道施工中存在着一种新的路基处理措施—钢筋混凝土桩板结构路基,它由下部钢筋混凝土桩基、路基本体与上部钢筋混凝土承载板组成,承载板直接与轨道结构连接。该结构综合了板式无渣轨道或双块式轨枕埋入式无渣轨道结构与桩基础的各自特点,充分利用桩、板、土三者之间的共同作用来满足无渣轨道的强度与变形要求。

钢筋混凝土桩网(板)结构中的桩通常采用钢筋混凝土现场灌注,桩长一般不受限制,因此当软土层厚度超过 20m,在采用其他复合地基结构无法满足要求时,往往采用钢筋混凝土桩网(板)结构。在日本高速铁路改良线路中,有 72.7%采用网桩工法(桩网复合地基) 。该工法是在软弱地基上打桩,桩底支承在承力层上,桩顶用网眼状钢筋相连结,然后在其上铺设土工布,用以支承填土荷载。工程实践表明,该工法控制沉降十分有效。钢筋混凝土桩网（板）结构的不足之处是成本高,如果其他复合地基能够满足工程要求,一般不予采用。

2结语

综上所述，在市政工程中存在着众多的软土地基处理方法，市政工程中根据工程条件选用合适的地基加固措施,对于工程安全至关重要。资料分析表明, CFG 桩在我国市政工程中应用很广,在地基处理工程中占了较大比重,有必要加强对其设计方法和加固效果的研究,以确保其在市政工程中的成功运用。

参考文献

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