市政道路设计中的软土地基处理技术研究

市政道路设计中的软土地基处理技术研究

何军

新疆昌吉市政建设（集团）有限公司  831100

摘要：软土地基因其高含水量、低承载力和大压缩性等特性，给市政道路设计与施工带来了巨大挑战。针对这些问题，工程实践中开发了多种有效的软土地基处理技术，包括排水固结法、堆载预压法、桩基加固法和真空预压法等。这些方法通过不同的加固机制，改善地基性能，减少道路的不均匀沉降，提高道路的使用寿命和稳定性。各类处理技术在效果、经济性和适用范围上存在差异，需根据具体工程地质条件和施工要求进行合理选择与组合。本文旨在探讨市政道路设计中软土地基处理技术的应用及其选择原则，为软土地基工程提供技术参考和支持。

关键词：市政道路设计；软土地基；处理技术

引言

市政道路是城市交通网络的重要组成部分，其设计质量直接关系到城市基础设施的稳定性和居民出行的安全性。然而，许多市政道路需穿越软土区域，这类地基因强度低、沉降大且固结慢，极易导致道路开裂、沉降和变形等问题。为了有效应对这些挑战，需在道路设计阶段充分考虑地基处理措施，通过科学的软土地基加固技术，确保道路的长期稳定性和安全性。

1.软土地基的特性与问题

软土地基具有显著的不良工程特性，主要表现为高含水量、低承载力、大压缩性和显著的蠕变特性。高含水量导致土体颗粒间结合力弱，造成剪切强度低，极易发生变形失稳；低承载力使得软土无法有效支撑市政道路的荷载，容易产生沉降和开裂问题。大压缩性使地基在荷载作用下发生显著的压缩变形，且沉降过程缓慢且持续时间长，难以在短期内稳定。此外，软土地基的低渗透性影响排水固结速率，延缓土体强度的提高，同时存在显著的次固结和蠕变效应，进一步加剧地基的不均匀沉降风险。这些特性使得软土地基在市政道路建设中必须进行针对性的处理，以确保道路的稳定性和使用寿命，避免因地基变形导致的工程质量问题[1]。

2.软土地基处理技术分类及原理

2.1 排水固结法

排水固结法是一种利用外部加载促使软土地基内水分排出，从而加速地基固结，提高土体强度的处理技术。该方法主要通过设置垂直排水通道，如砂井或塑料排水板，加速超静孔隙水压力的消散。在实际应用中，排水井的布置一般为正方形或三角形网格，间距通常为1.0~2.0m，深度根据软土层厚度而定，通常可达20m。通过施加堆载或真空预压来提供额外荷载，加快软土的固结速率。排水固结法的有效性受控于土体的渗透性和排水通道的布置密度，需根据土层分布和施工要求进行合理设计。理论上，排水固结法可使软土的固结时间缩短至自然固结时间的1/10~1/5，显著提高软土地基的承载力和稳定性，适用于深厚软土层的地基加固。

2.2 强夯法

强夯法是通过大质量夯锤从高处自由下落，对地基施加强大的冲击能量，以提高土体密实度和承载力的处理技术。常用夯锤质量为5~30t，落距可达8~25m，单次夯击能量通常在50~600KJ范围内。该方法通过夯击使土颗粒重新排列，减少孔隙比，强化土体密实性，同时消散部分孔隙水压力并改善地基的强度和稳定性。强夯法的施工参数包括夯点间距、夯击次数和夯击能量，应依据地基土的工程特性和设计要求进行合理配置。通常夯点间距为3~6m，单点夯击次数控制在8~12次，以确保充分能量传递和均匀加固效果。强夯法主要适用于浅层软土地基的处理，夯击影响深度通常为4~10m，但通过预置砂垫层或控制能量分布，夯击深度可进一步增加。该方法具有施工简单、加固效果显著、适用土层范围广的优点，但对地下水位较高或建筑密集区域存在一定的适用限制，需结合具体工程条件优化设计和施工流程。

2.3 堆载预压法

堆载预压法是通过在软土地基表面施加超前荷载，以促使地基在施工前完成大部分沉降和固结过程，从而减少道路运营期间的沉降风险。通常，堆载材料包括砂、碎石或黏性土，预压荷载一般为设计使用荷载的1.2~1.5倍，堆载高度可达2~5m。堆载持续时间依据土体的固结系数和压缩特性确定，通常为3~12个月，以确保孔隙水压力充分消散。为加速固结，可在堆载前布设塑料排水板，排水板间距通常为1.0~1.5m，深度可达20m。堆载预压法适用于软土层厚度在10m~15米范围的地基处理。施工中需严控堆载速率，以防止地基过快加载引发土体剪切破坏或边坡失稳。此外，预压完成后需监测地基沉降和孔压变化，确保固结效果达到设计要求[2]。

2.4 桩基加固法

桩基加固法通过在软土地基中设置桩体，将道路荷载传递至深层坚硬土层或基岩，从而提高地基承载力和稳定性。常用桩型包括预制混凝土桩、钻孔灌注桩、搅拌桩和复合桩基等。桩径一般为0.4~1.2m，间距根据荷载要求和土质条件设计，通常在2~3倍桩径范围内。桩长依据软土层厚度确定，通常穿透软土层进入硬土层1~2m。桩基加固法通过桩土共同作用来减少地基变形，桩体承担大部分荷载，而桩间土体提供侧向约束和部分支撑。施工过程中需严格控制桩的垂直度和沉桩深度，以保证桩的承载效果。该方法适用于软土层厚度大于15m、沉降控制要求严格的市政道路工程，具有工期短、效果显著的特点，但成本相对较高。

2.5 真空预压法

真空预压法通过在软土地基表面铺设密封膜，并利用真空泵抽取密封膜下的空气，使地基内部产生负压，从而加速孔隙水排出，促进土体固结。通常，负压值可达到60~80KPa，相当于堆载高度4~6m的荷载效果。施工时，在软土地基内布设塑料排水板，间距一般为1.0~1.5m，深度可达15~20m。密封膜边缘需严格密封，确保真空环境的稳定性。真空预压法的优势在于对地基无额外堆载，不会引起土体剪切破坏，特别适合场地受限或荷载堆载难以实施的区域。通常，真空预压法的处理周期为2~6个月，固结效果与堆载预压相当，但施工成本较高，对施工设备和密封性要求严苛。该方法适用于淤泥、淤泥质黏土等低渗透性软土地基处理。

3.各种软土地基处理技术的比较与选择

3.1 技术效果比较

不同软土地基处理技术在改善地基承载力、加速固结速率和控制沉降方面表现各异。排水固结法通过设置垂直排水通道，如砂井或塑料排水板，加速超静孔隙水压力消散，使固结时间缩短至自然固结的1/5至1/10，适用于深厚软土层。堆载预压法通过超载施加预压荷载，提前引发地基沉降，沉降控制效果显著，但处理周期相对较长。桩基加固法将荷载直接传递至深层坚硬土层或基岩，地基承载力提升显著，可有效控制不均匀沉降，适用于软土层较厚的场合。真空预压法通过负压作用加速地基固结，适合场地受限或无法进行堆载的区域，但对施工密封性要求较高。各技术需依据土层厚度、地基性质和沉降控制要求合理选择，以确保最佳效果[3]。

3.2 经济性分析

软土地基处理技术的经济性受到施工成本、工期和材料消耗的影响。排水固结法具有材料成本较低、施工设备简单的优势，但需结合堆载预压，工期较长，总体费用适中。堆载预压法的材料成本较低，适合大面积处理，但需占用较长时间且需大量堆载材料。桩基加固法造价较高，主要包括桩材费用和施工设备成本，适用于高承载力和快速施工要求的项目。真空预压法的设备和密封膜成本较高，但在场地限制的情况下能有效节约工期。总体而言，浅层软土推荐采用排水固结法与堆载预压法，深厚软土及承载力要求高的区域适合桩基加固法。在选择技术时需综合考虑工程规模、工期和预算，以实现经济与技术效益的最优化。

4.结语

总而言之，软土地基处理技术在市政道路设计中发挥着至关重要的作用。针对软土地基高含水量、低承载力和大压缩性的工程特性，合理选择排水固结法、堆载预压法、桩基加固法及真空预压法等处理手段，可以有效提高地基承载力，减少不均匀沉降，保障道路的安全性与耐久性。不同技术在效果、成本和适用范围上各具特点，需结合实际工程需求进行科学配置。通过精细化设计和高效施工，能够确保市政道路在软土区域的长期稳定运行，推动城市基础设施的可持续发展。

参考文献

[1]戴艺君.软土地基处理技术在市政道路施工中的应用研究[J].建设科技,2024,(15):69-71.

[2]聂新星.市政道路工程施工中软土地基处理技术分析[J].散装水泥,2022,(02):160-162.

[3]严至诚.市政道路施工中的软土地基处理技术探析[J].住宅与房地产,2019,(15):184.