市政道路軟基處理方案設計及調整研究

曾小剛

（南昌市城市規劃設計研究總院，南昌 330038）

1 引言

近年來，市政基礎建設方興未艾，其建設規模不斷擴大，在各個道路建設中軟基問題越來越受到重視。為保證市政道路的施工質量及后期安全平穩地運營，應根據其特點和工程要求， 因地制宜，綜合治理。同時，根據工地現場實際情況對設計方案進行動態調整，以減小或消除軟土對市政工程帶來的不利影響。

2 軟基的主要處理方法

城市道路軟基具有高壓縮性、透水性差、流變性、不均勻性等特點，工程性差，不適合作為路基填筑材料，必須對其進行處理，以改善其工程性質。目前，市政道路軟基的處理方法主要有：換填法、強夯法、碎石樁法、壓密注漿法、高壓旋噴樁法、預壓法等。本文就南昌地區應用比較多的幾種方法介紹如下。

2.1 換填法

換填法就是將表層不良地基土挖除，然后回填有較好壓密特性的土進行壓實或夯實，形成良好的持力層。從而改變地基的承載力特性，提高抗變形和穩定能力。換填法大多用于淺層軟土的處理，一般小于3m，對于軟土層較厚時如果使用換填法就會不經濟，并且會產生新的問題（如深基坑、高邊坡處理等），同時換填材料應滿足路基填料要求。

2.2 強夯法

強夯法適用于處理碎石土、砂土、粉土、黏性土、雜填土和素填土等地基，它不僅能提高地基的強度、降低其壓縮性，還能改善其抗振動液化的能力和消除土的濕陷性。強夯法對于飽和度較高的黏性土，一般來說處理效果不顯著，尤其是淤泥和淤泥質土地基，處理效果更差【1】。對軟土路基進行強夯處理時必須要配合排水，綜合排水與強夯才能較好地處理軟土路基。強夯處理路基的實施效果與季節和路基排水是否通暢有很大的關聯。如果外部條件發生變化，應及時進行設計方案變更處理，以保證軟基處理的順利進行及處理效果。

2.3 振沖碎（卵）石樁法

振沖器的振動使土顆粒重新排列并通過回填料使土體擠密，土體孔隙比減小，土的內摩擦角和干密度加大。加固土體后，樁體與樁間土共同作用，以提高地基承載力，減少沉降。碎石樁的承載力和沉降量很大程度上取決于原地基土對其的側向約束作用，該約束作用越弱，碎石樁的作用效果越差，因而該方法用于強度很低的軟黏土地基時應考慮其適用性。

2.4 壓密注漿法

壓密注漿是利用較高的壓力灌入濃度較大的水泥漿或化學漿液，在較大的壓力下滲入土體孔隙，使得土體內形成新的網狀骨架結構。從而改善土體的強度和防滲性能，同時也改變了土體物理力學性質，提高了軟土地基的承載力。該方法適用于非飽和黏性土和砂黏土。

2.5 高壓旋噴樁法

利用高壓噴射機械，在地基中通過高壓噴射流沖切土體，并與水泥漿原位攪拌混合凝固，從而形成水泥土樁。本工程采用二重管旋噴形成復合地基，提高地基承載力，減少沉降。

3 工程實例

南昌市九龍湖黃崗山路地處南昌市紅谷灘新區九龍湖，位于西客站東南側，大致呈南北走向，南接環湖路，北至龍興大街，為城市道路次干道。擬建道路里程樁號為K0+000～K0+900，全長約 900m。

3.1 工程地質條件

擬建場地位于南昌市九龍湖生米鎮正北方向，根據地貌成因和形態特征，工程沿線主要以崗地工程地質單元為主，地形起伏較大，地形以山地為主，由于周邊施工回填等原因，現狀地面與原狀地面發生了較大變化，勘察期間擬建道路沿線為新近填土堆放處。勘察區地下水類型主要為上層滯水。主要賦存于①素填土層中，整體水量較小，主要接受大氣降水的補給，由于填土的性質松散，無連續、統一的水位面，水量貧乏，水位隨季節的變化而變化。

場地地質條件根據鉆探揭露及勘探深度，地質情況按巖性及工程特性，自上而下依次劃分為①素填土、②粉質黏土、③-1 強風化泥質粉砂巖（Exn）、③-2 中風化泥質粉砂巖（Exn）。其中，素填土為紅褐色，干燥，松散，主要成分以黏性土及強中風化粉砂巖碎塊組成，填土均勻性較好，回填時間約半年；土、石等級為Ⅰ級，土、石類別為松土。黃崗山路揭露厚度為0.50～14.80m；其物理力學特性分別為：承載力容許值fa0=90kPa、黏聚力c=5kPa、內摩擦角φ=8°。因此，原素填土不宜直接作為路基的基礎持力層，應進行加固處理。

根據地勘報告，對軟基路段（K0+046～K0+342、K0+470～K0+705）采用重錘強夯法處理。

3.2 原路基處理方案及現場實施

根據地勘報告素填土性質及地下水情況，結合施工時間、工程造價等因素；并參考九龍湖片區已成功實施強夯路段的經驗，本路段軟基采用強夯處理。軟基處理路段：黃崗山路為K0+021.7～K0+342、K0+470～K0+705。

強夯具體處理方案如下：

1）強夯錘重不小于150kN， 錘底面形式采用圓形或多邊形，錘底面靜接地壓力值可取25～40kPa。

2）單位夯擊能初步選用4 000kN·m；最終夯擊能和夯擊次數應根據現場試夯確定，以最后2 擊的平均夯沉量小于100mm 確定。夯擊遍數采用點夯2～3 遍，必要時可適當增加；最后再以低能量滿夯2 遍，滿夯可采用輕錘或低落距錘多次夯擊，錘印相接。

3）夯擊點位置采用等邊三角形布置，第一遍夯擊點間距可取夯錘直徑的2.5～3.5 倍， 第二遍夯擊點位于第一遍夯擊點之間；以后各遍夯擊點間距可適當減少。

4）路基兩側邊坡邊緣外3m 以內為夯擊處理范圍，處理后地基承載力不小于120kPa。

施工前期對黃崗山路K0+470～K0+705 段進行強夯處理，經檢驗滿足設計和規范要求。但在進行K0+021.7～K0+342 段施工時，卻發現進行點夯作業施工過程中，出現土壤液化、翻漿，并呈有“彈簧土”現象，夯擊點達不到收錘條件，檢測結果也滿足不了路基設計要求。

3.3 部分路段強夯處理失敗原因分析

經過現場勘查和分析，參建各方一致認為：

1）黃崗山路（龍興大街—景德鎮街）段原始地形地貌為四周高、中間低的“凹”型構造，堆土后造成路基底層內滯水無法自然降排；

2）道路路基兩側地坪均已回填到位標高高于路基標高，并進行了房地產開發，現狀地面處于低洼狀態，地表排水不暢；

3）近期南昌雨水較充沛，降水量大，進入路基下臥層后，由于地形地貌原因，排水不暢導致路基下臥層原回填土體處于飽和狀態；

4）強夯法僅適用于處理碎石土、砂土、低飽和度的粉土與黏性土、濕陷性黃土、雜填土和素填土等地基，對飽和土體處理效果不佳。

基于以上幾點，與原地勘報告中描述的素填土中水量貧乏不相符的，路基處理已經不適合繼續采用強夯處理，需要對黃崗山路K0+021.7～K0+342 段路基處理方案進行調整。

3.4 處理方案變更

根據工程現場實際情況，初步擬定3 個方案：振沖碎石樁法、高壓旋噴樁法、砂石換填法。對以上方案就施工難易程度、施工工期、工程經濟性等方面進行綜合比較。具體比較如表1所示。

表1 方案比較一覽表

通過以上比較，采用振沖碎石樁法。

3.5 地基處理的沉降計算及實踐依據

根據方案比選，振沖碎石樁法優勢明顯，同時對振沖碎石樁法處理路基進行了沉降計算和試驗段檢測。

3.5.1 路基變形計算

根據規范規定，復合地基設計前，應在代表性的場地上進行現場試驗或試驗性施工，以確定設計參數和處理效果。目前，地基處理還沒有完整的計算理論基礎，只有簡單的驗算方法。

由于素填土土質不均勻，地勘報告難以提供關于變形計算的參數。計算過程中，參數均為參考數據。

根據JTG/T D31-02—2013《公路軟土地基路堤設計與施工技術細則》中4.3 計算如下：

（壓縮模量Esi=3.5MPa，填土高度hi取8.5m）

ms=0.123γ0.7（θH0.2+VH）+Y=1.89

（其中，γ=19kN/m2，θ=0.95，H=8.5m、V=0.05、Y=0)

S∞=msSc=1.89×254.6=481.2mm

式中，Sc為主固結沉降；S∞為最終沉降；θ 為路基處理類型系數；Δpi為附加應力；Esi為各層土壓縮模量；ms為沉降系數；Y為地質因素修正系數；V 為加載速率修正系數；H 為填土高度；γ 為路基填料重度。

路基沉降過大時應進行處理，方能滿足CJJ 194—2013《城市道路路基設計規范》6.2.8 條要求。

而采用振沖碎石樁處理后，路基變形計算如下：

式中，Sz為樁長深度內復合地基的沉降；S 為未加固地基（天然地基）的沉降；μs為樁間土應力折減系數；m 為面積置換率；n 為樁土應力比。

3.5.2 路基試驗段檢測

根據專家意見，路基處理實施前應在代表性的場地上進行現場試驗或試驗性施工。因此，現場選取20m×20m 試驗段進行試打，并出具效果檢測報告；表明振沖碎石樁處理后路基可以滿足路基設計要求。

4 結語

目前，黃崗山路已經完工并投入使用，根據施工后各項路基彎沉檢測及后期沉降監測數據表明，道路路基運營狀態良好，滿足設計要求。根據該路基處理實例，雖然市政道路軟基處理方法多樣，但在實際處理當中并不是一成不變的，應根據工地具體情況進行動態調整，才能保證道路軟基處理方案的合理性。