軟土路基處理方法及基層優(yōu)化設(shè)計(jì)分析

侯威

摘 要：道路工程建設(shè)過程中，軟土路基處理是經(jīng)常會(huì)遇到的問題，使用相應(yīng)的處理技術(shù)，能夠彌補(bǔ)因路基土壤含水量大而引起的承壓能力不足等情況。因此本文主要分析軟土路基的處理方法和基層優(yōu)化設(shè)計(jì)，旨在彌補(bǔ)施工路段地質(zhì)條件不足，幫助軟土路基建設(shè)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度和穩(wěn)定性，保證道路施工順利進(jìn)行。

關(guān)鍵詞：軟土路基 優(yōu)化處理 基層優(yōu)化設(shè)計(jì)

軟土是一種具備特殊性質(zhì)的土層，在道路建設(shè)工程中，將其定義為含水量高、疏松多孔、容易壓縮的、強(qiáng)度差、滲透性低的土層。根據(jù)以上特點(diǎn)不難看出，進(jìn)行軟土路基建設(shè)首先需要解決軟土路基受力易變性、沉降，進(jìn)而避免引發(fā)路面開裂甚至錯(cuò)節(jié)的問題，保證軟土不影響正常的道路建設(shè)，提升工程質(zhì)量并延長(zhǎng)使用壽命。

1.軟土路基的常見處理方法

1.1排水法

排水法主要針對(duì)于軟土層含水量高的特點(diǎn)，在路基表層開挖排水渠，進(jìn)行土層排水，從而使土層的含水量能夠達(dá)到道路施工的要求，提升軟土路基的可靠性和強(qiáng)度。排水渠的回填一般使用砂礫進(jìn)行，以保證回填物的高排水性能。進(jìn)行排水渠的規(guī)劃排布時(shí)，要緊密結(jié)合施工當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境特點(diǎn)和土壤條件，以保證排水工作順利進(jìn)行，提高排水渠的作用效果。在實(shí)際施工中，排水溝槽的縱截面一般為1.0×0.5m，并使用砂礫、碎石等進(jìn)行盲溝回填作業(yè)，保護(hù)好濾料。

1.2砂墊層法

砂墊層法的原理是在路基上攤鋪厚度為0.6～1.0m的砂礫、石子，對(duì)堤壩的水位進(jìn)行控制，以保證道路施工中的大型機(jī)械設(shè)備能夠順利運(yùn)行。砂礫攤鋪的厚度還需要根據(jù)具體的施工情況進(jìn)行調(diào)整，太厚或太薄都會(huì)影響砂墊層的作用效果。砂墊層法一般應(yīng)用于路基高度不足極限高度的一半、軟土層不具備低滲性特點(diǎn)、工期要求不嚴(yán)格且取砂方便、軟土層較薄等情況。在選取攤鋪使用的碎石砂礫時(shí)，以中砂礫和粗砂為最佳，保證砂石不均勻系數(shù)小于5，且不均勻的部分不能超過整體的5%。砂石攤鋪一般使用自卸卡車和推土機(jī)配合進(jìn)行，過程中要最大限度保證砂墊層均勻，減少集中荷載，以防止局部荷載過高而被破壞。

1.3夯實(shí)法

使用機(jī)械設(shè)備對(duì)軟土層進(jìn)行夯實(shí)作業(yè)也是軟土路基處理的常用方法，通過大型設(shè)備對(duì)土層的不斷錘擊，提高軟土路基的荷載能力和強(qiáng)度，減少后期受力變形的可能。實(shí)際工作中，一般采用15～45噸的反復(fù)錘進(jìn)行自由落體式軟土層夯實(shí)。機(jī)械夯實(shí)法的研發(fā)初期，由于該方法本身的限制，一般只能被應(yīng)用于砂石較多的軟土層，且需要耗費(fèi)較高的經(jīng)濟(jì)成本和時(shí)間成本。但隨著近年來技術(shù)的發(fā)展和方法的改進(jìn)，在一些砂石較洗的軟土路基處理中也開始采用這一方法，且逐漸向操作便捷、成本低、耗時(shí)短的方向發(fā)展，因此使用也越來也普遍。分析具體的工程，使用夯實(shí)法處理的軟土路基在抗剪力、抗震性能上有更優(yōu)越的表現(xiàn)，但該種方法不適用于粉性軟土路基的處理，因此在具體應(yīng)用時(shí)，要根據(jù)施工地土質(zhì)特點(diǎn)合理選擇軟土路基處理方法。

1.4土層置換法

土層置換法指的是使用鋼渣、鵝卵石等強(qiáng)度和抗壓性能更高的填充料對(duì)軟土路基中的部分土質(zhì)進(jìn)行替換的方法，為保證土層是置換法的作用效果更好發(fā)揮，還需要配合相應(yīng)的機(jī)械設(shè)備進(jìn)行強(qiáng)化作業(yè)。施工人員需要分層、分步驟的進(jìn)行填料替換，并嚴(yán)格依照道路路基的強(qiáng)度要求進(jìn)行夯實(shí)處理，保證路基質(zhì)量達(dá)標(biāo)。土層置換法的使用范圍較廣，可用于厚度不足的軟土層處理，例如粉砂土、混合土、腐殖土等，能夠有效改善軟土路基的性能。此外該種方法還可被用于黃土區(qū)域以及土質(zhì)松散的地區(qū)，在山區(qū)，該方法還可用作巖面傾斜及高度差過大的處理。在地質(zhì)不均勻的卡斯特地形中，土層置換法還能有效消除由于季節(jié)性凍土對(duì)道路路基造成的凍漲傷害。

1.5深層攪拌法

深層攪拌法使用的主要原料是泥漿，通過將泥漿注入到軟土層內(nèi)部，提高軟土層的穩(wěn)定性，并使用機(jī)械加壓，改變軟土路基原有的物理結(jié)構(gòu)。在深層攪拌法作業(yè)過程中，還會(huì)向泥漿中加入適量的固結(jié)劑，使其與軟土發(fā)生物化反應(yīng)，促進(jìn)周圍軟土同時(shí)凝結(jié)，以最好達(dá)到穩(wěn)固路基的效果。最常用的灌注泥漿是水泥漿，使用深層攪拌機(jī)將軟土于水泥漿均勻攪拌在一起，對(duì)軟土地進(jìn)行加固。該種方法要求施工人員嚴(yán)格依照相關(guān)規(guī)范進(jìn)行作業(yè)，降低施工安全事故風(fēng)險(xiǎn)，保證軟土路基深層攪拌處理順利進(jìn)行。

2.軟土路基基層優(yōu)化設(shè)計(jì)案例分析

2.1案例簡(jiǎn)介

某跨地區(qū)公路工程建設(shè)項(xiàng)目總長(zhǎng)9.087km，其中軟土路基路段高達(dá)2.3km，占全線長(zhǎng)的1/4以上。軟土路基對(duì)工程強(qiáng)度、質(zhì)量及施工安全均會(huì)造成較大影響，因此該公路工程項(xiàng)目的工作重難點(diǎn)就在于對(duì)軟土路基基層進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，需要根據(jù)不同路段的土層條件不同，選取適當(dāng)?shù)能浲谅坊幚矸椒āＴ趯?duì)軟土路段進(jìn)行分析的過程中發(fā)現(xiàn)，大部門路段位于冬水田區(qū)域，僅有一小部分為旱田，填方的填筑高度在0.9～22.4m之間，變化范圍較廣，且項(xiàng)目軟土路段的表層為含水量中等的粉質(zhì)粘性土，厚度多處于4～8m之間，最大厚度為12.4m。

2.2優(yōu)化方案設(shè)計(jì)

該項(xiàng)目軟土路段的土質(zhì)容易造成路基沉降，在路基回填之前，必須要對(duì)其表面進(jìn)行深度處理。項(xiàng)目針對(duì)不同路段的特點(diǎn)，將需要處理的軟土地基大致分為兩類，并選取最具代表性的兩個(gè)路段——路段1和路段2，根據(jù)各種軟土路基處理方法的成本、施工進(jìn)度、效果等，對(duì)整個(gè)項(xiàng)目的軟土地基基層優(yōu)化進(jìn)行方案設(shè)計(jì)。

2.2.1路段1的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案

該路段的路堤填筑高度較矮，在0.54～1.62m之間。路段原本區(qū)域?yàn)轸~塘，表面覆蓋1.5m左右的雜土，下層為4～5m的中液限黏土質(zhì)，且地下水的水位較高。方案選取土層置換法對(duì)該路段的軟土路基基層進(jìn)行優(yōu)化處理，進(jìn)過計(jì)算和分析，將軟土處理深度設(shè)計(jì)為1m。具體的處理過程如下：（1）選取碎石作為置換原料，換填坡度設(shè)置為1：1，縱截面寬度高于坡腳300mm。（2）施工前進(jìn)行清場(chǎng)作業(yè)，修挖排水設(shè)施，將魚塘中的存水排干，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，確定最合理的置換范圍。（3）進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，確定土層置換方法和夯實(shí)作業(yè)的遍數(shù)，將分層鋪設(shè)的厚度范圍劃定在200～300mm之間，合理控制碾壓速度。

2.2.2路段2的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案

該路段區(qū)域目前為魚塘和冬水田，為3.6～6.7m的中液限黏土，荷載能力在50～80kPa，其中表層0.5～1.0m的厚度呈現(xiàn)出流塑狀，下部呈現(xiàn)出軟塑、可塑狀。路段2的填方高度在19.76～20.67m，計(jì)算得出的路基沉降值為0.11m，穩(wěn)定系數(shù)為1.070，達(dá)不到工程要求。因此決定使用夯實(shí)法結(jié)合碎石樁對(duì)該路段的軟土路基基層進(jìn)行優(yōu)化，施工要點(diǎn)如下：（1）施工前進(jìn)行清場(chǎng)作業(yè)，攤鋪碎石，厚度設(shè)置為2m。（2）設(shè)計(jì)夯實(shí)點(diǎn)，進(jìn)行場(chǎng)地高程測(cè)量。（3）測(cè)量夯實(shí)錘錘頂?shù)母叱獭＃?）開始夯實(shí)作業(yè)并記錄夯實(shí)坑深度變化，夯擊的同時(shí)進(jìn)行填料，夯擊次數(shù)設(shè)定為5～10下。（5）遵循從內(nèi)向外、隔行跳打的原則進(jìn)行作業(yè)。（6）進(jìn)行平場(chǎng)作業(yè)，使用1000kN？m的能量將表面夯實(shí)，測(cè)量場(chǎng)地高度。（7）開始?jí)|層鋪設(shè)，執(zhí)行分層碾壓，將墊層壓實(shí)。施工過程中使用的夯擊次數(shù)、遍數(shù)等僅需要經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)獲得。

3.結(jié)論

軟土路基的處理任務(wù)艱巨、工作復(fù)雜，需要對(duì)施工地的地質(zhì)條件和土壤結(jié)構(gòu)進(jìn)行深入的分析和研究，選取最適合的軟土路基處理方法進(jìn)行作業(yè)。施工中，還應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況，將不同的軟土路基處理方法結(jié)合使用，以發(fā)揮出1+1>2的效果，充分提高軟土路基的荷載能力、抗剪力性能和穩(wěn)固性，從而提升整個(gè)道路工程施工質(zhì)量。

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