软基路段涵洞施工技术研究

前言

软基路段（如淤泥质土、高含水量黏土、松散砂层等）因承载力低、压缩性高，易导致涵洞基础沉降不均、结构开裂或失稳。施工需结合地质条件，采用加固、排水、轻型结构等技术措施，确保涵洞长期安全。

1 施工前地质勘察与处理方案

1.1 地质勘察要点勘察内容：

软土特性：测定含水量 (>50%) ）、孔隙比（ Φ>1.0Φ) ）、压缩系数（ (>0.5MPa^⋅-1) ）、不排水抗剪强度（ <20kPa, ）等关键指标。

地层结构：明确软土层厚度、分布范围及下卧持力层（如黏土、砂层或岩层）的埋深与性质。

地下水条件：评估地下水位、渗透系数（淤泥 <1×10-scm/s ）及腐蚀性，判断施工排水难度与抗浮需求。

环境因素：调查周边建筑物、管线及交通荷载，分析施工扰动风险。

勘察方法：

钻探取样：采用全取芯钻机获取原状土样，进行室内物理力学试验。

原位测试：静力触探（CPT）、十字板剪切试验（VST）快速评估地基承载力物探辅助：高密度电法或地质雷达探测隐伏软弱夹层或空洞

1.2 处理方案选择依据

处理目标：

提高地基承载力（ ≥150kPa ）；

控制工后沉降（ (≤10cm) 与差异沉降（≤5cm）；

防止施工期失稳或液化。

方案适配原则：

经济性：优先采用本地材料（如砂石、水泥）降低造价。

工期：选择快速固结技术（如排水板+预压）缩短施工周期环保性：减少土方开挖与弃土，避免污染周边环境。

2 基础加固技术

2.1 排水固结法

2.1.1 技术原理

通过设置排水通道（砂垫层、塑料排水板、砂井等）加速软土排水固结，降低含水量，提高地基强度。

2.1.2 典型应用

浅层软土：厚度≤5m 时，采用砂垫层+预压法；

中厚层软土：厚度 5-15m 时，结合塑料排水板+堆载预压；

深厚软土：厚度 >15m 时，采用袋装砂井+真空预压。

2.1.3 关键参数设计

排水板间距： 1.0-2.0m （梅花形布置），深度需穿透软土层；预压时间：根据固结度计算，一般需 3-6 个月；砂垫层厚度： 0.5-0.8m ，粒径 _0.5-2cm ，渗透系数 ≥0.01cm/s

2.1.4 施工要点

避免施工扰动软土，采用轻型设备插板；

堆载预压需分级加载，控制速率（日沉降 ≤10mm^⋅ ）；

真空预压需密封膜完好，真空度维持 80kPa 以上。

2.2 复合地基加固技术

2.2.1 水泥土搅拌桩（湿法/干法）

适用条件：淤泥、淤泥质土（含水量 ≤80% ），桩端需进入持力层（如粉土、砂层）。

加固机理：通过水泥与软土搅拌形成桩体，提高承载力（单桩承载力≥200kN）。

设计参数：

桩径 0.5-0.7m ，桩距 1.0-1.5m，置换率 210% ；

水泥掺量 8%-15% ，龄期 28 天无侧限抗压强度 ≥0.8MPa 。

2.2.2CFG 桩（水泥粉煤灰碎石桩）

适用条件：软黏土、粉土地基，需桩端持力层（如砂层、砾石层）。

加固优势：桩体刚度高，可快速提升承载力（单桩≥500kN），适用于工期紧张项

目。

施工要点：

桩径 0.4-0.6m ，桩长需穿透软土层至持力层≥1.5m；

桩顶铺设褥垫层（碎石或砂砾，厚度 30⋅50cm' ），协调桩土共同作用。

2.2.3 高压旋喷桩适用条件：杂填土、淤泥质土及含砂夹层，用于局部加固或止水帷幕。

技术特点：高压喷射切割土体并注入水泥浆，形成连续桩体（直径 0.8-2.0m）。参数控制：

压力 20-40MPa，提升速度 10-20cm/min；

水泥浆水灰比 0.8-1.2，单桩承载力≥300kN。

2.3 桩基支承技术

2.3.1 预制混凝土管桩

适用条件：深厚软土（如厚 >20m ）需穿透至硬土层或岩层。

优势：承载力高（单桩≥2000kN），质量可控，施工速度快。

注意事项：

采用静压法施工（避免振动扰动周边建筑）；

桩端持力层需满足承载力要求（如中风化岩层）。

2.3.2 钢管桩

适用条件：临时支护或抗拔需求（如涵洞抗浮设计）。

施工要点：

桩径 Φ300⋅600mm ，壁厚 8-12mm ；

打桩时采用导向架保证垂直度（偏差 ≤1% ）。

2.4 加筋与注浆技术

2.4.1 土工合成材料加筋

应用场景：砂垫层中铺设双向土工格栅（抗拉强度 ），增强水平排水并抑制差异沉降。

施工要点：

格栅搭接宽度≥15cm，张拉后锚固；

分层填筑时避免机械直接碾压格栅。

2.4.2 注浆加固

适用条件：局部软弱夹层或孔隙发育地层（如砂层、卵石层）。

注浆材料：水泥-水玻璃双液浆（初凝时间 30-60s），压力 0.5-2.0MPa 注浆孔布置：孔距 1.0-1.5m ，深度需覆盖软弱层。

3 排水与抗浮技术

3.1 排水技术

3.1.1 地表与结构排水系统截水沟与急流槽：

在涵洞两侧设置梯形截水沟（底宽 0.6m，边坡 1:1.5），将地表径流引离基坑；

沟底纵坡 23% ，出口接入天然水系，防止倒灌。

涵洞进出口排水：

出口设置消能池（尺寸 _{L×B×H=3m×2m×1m} ）和跌水井，避免水流冲刷路基；

洞口铺砌采用 M7.5 浆砌片石（厚度≥30cm），防止局部冲刷。

3.1.2 地下水控制轻型井点降水：

适用于渗透系数 1×10⋅s～1×10^-3cm/s 的软土，井点间距 1.2～1.5m ，降水深度≤6m；

需连续抽水至涵洞施工完成并回填后方可停止。

深井降水：

针对深厚软土（厚度 >10m ）或渗透性较差地层，井距 20～30m ，单井出水量 ≥50m³/d ；

井管直径≥ 300mm ，滤料粒径 2～5mm ，防止淤塞。

3.1.3 结构内部排水环向盲沟与纵向排水管：

涵洞基础两侧设置 Φ100mm 透水盲管（包裹土工布），纵坡 20.5% ；

基础底部铺设砂砾垫层（厚度 30～50cm' ），横向坡度 2%～3% 。

防水层与止水带：

外防水层采用 3mm 厚 SBS 改性沥青卷材，搭接宽度≥10cm；

沉降缝处安装橡胶止水带（宽度 ≥300mm ，拉伸强度≥15MPa）。

3.2 抗浮技术

3.2.1 自重抗浮设计

增加涵洞自重：采用钢筋混凝土箱涵（容重 25kN/m³) ），壁厚≥40cm；顶部覆土厚度≥1.0m（压实度 ≥90% ），提供附加压重。

抗浮配重层：

在涵洞顶部或侧墙外侧浇筑 C20 素混凝土配重层（厚度 20～30cm ）；

配重层与结构间涂刷隔离剂，防止粘结。

3.2.2 锚固抗浮措施抗浮锚杆：

适用于地下水位高且涵洞自重不足的情况，锚杆直径 Φ32～50mm ，长度 8～15m ；

锚固段进入稳定岩土层≥5m，单根锚杆抗拔力≥150kN；

锚杆与涵洞底板通过锚固板连接，需进行防腐处理（环氧涂层+水泥砂浆包裹）。抗浮桩：

采用微型钢管桩（ Φ150～300mm ）或预制混凝土桩，桩长需穿透软土层至持力层；

桩顶与涵洞底板通过承台连接，形成抗浮体系。

3.2.3 排水减压抗浮泄水孔与减压井：

在涵洞底板设置 Φ50～100mm 泄水孔（间距 2～3m^⋅ ），连接底部碎石盲沟；

局部高水压区域布置减压井（直径 600mm ，深度 8～12m' ），降低承压水头。

反滤层设计：

泄水孔外侧铺设反滤层（砂砾+土工布），防止细颗粒流失；

反滤层厚度≥50cm，粒径按 0.1～5mm 分层铺设。

结束语

软基路段涵洞施工需结合地质条件，采用“基础加固+排水抗浮+轻型结构”综合技术，确保结构安全与长期稳定。未来应加强绿色材料应用、智能化监测与模块化施工，推动软基涵洞技术向“高效、环保、可持续”方向发展，为交通基础设施建设提供可靠保障。

参考文献：

[1]秘文辉.钢花管注浆加固技术在软土路基裂缝及涵洞沉降病害中的应用［J］.四川水泥,2022（5）:229-232

[2]杜卫民.软土地基上高速公路扩建的沉降变形规律分析[J].山西建筑，2011，37（35）：147-149.