道路軟基加固處理設計方案分析

陳高許

（廈門市市政工程設計院有限公司，福建廈門361004）

1 道路軟基設計原則

當道路項目的建設由于客觀原因無法更改線位時，需要通過軟土土質區域的時候，就必須針對軟土地基的特性選擇有效的治理措施。軟基處理通常需根據各路段不良地質厚度、周邊構筑物及路內管線實施情況，相關設計原則如下。

經過有效的地基處理，確保路基填筑施工照常進行，降低路面沉降風險，減小沉降數值，防止路基后期出現滑移或者開裂的情況，以減輕人工構造物因沉降而導致的跳車顛簸。

軟土地基處理需要從工作區深度、路基穩定以及工后沉降幾個方面分別作出控制，按照當地水文地質條件，結合施工環境與機械設施，遵循就地取材、因地制宜的原則編制軟基路面加固設計方案。

當路堤計算結果沒有達到穩定性要求時，應采取必要的加固措施；當路堤沉降結果未達到要求時，應采取沉降處理措施。

橋頭段與一般路段之間采用加固土樁變間距的方式來完成緩和過渡，盡可能地降低路段之間的沉降差異。

2 道路軟基設計技術標準

軟基處理過程中需對特殊路段進行穩定性計算，通常采用簡化Bishop 法按路基施工與公路營運期的荷載分別計算路面穩定安全系數。對于工后沉降計算與控制標準，詳細見表1 中數據，一般采用經驗修正系數做好沉降量修正，應用分層總和法計算軟基沉降情況。由于常規市政道路上存在較多管線，因此沉降控制也要按照表中的涵洞處標準進行設計，同時復合地基承載力的標準值不能低于結構物對地基承載的需求。

表1 容許工后沉降

3 道路軟基處理方法

道路軟基處理的方法很多，常用的有以下幾種。

3.1 軟土置換加固法

軟土置換實際上就是將軟土換為礦渣、素土一系列高強度土壤，即原材料的置換來解決軟土路基問題。但該方法只適用小規模區域，如果需要置換的材料較多，那么置換后的軟土如何處理也是一項難題。

3.2 軟土改良加固法

軟土改良加固法就是采用機械外力對土壤的抗壓能力做出優化，目前主要有以下幾種加固方法：

排水固結法。將物體放在軟土層上方，在機械設備的應用下對物質施加壓力，擠出軟體內水分，該方法使用簡單，但不適用于滲透性差的土壤。

重錘夯實法。將鋼筋混凝土重塊放在目標土層，反復打壓土層，使土層逐漸被壓實，該方法的應用需要控制路基承載力，避免路基出現不均勻沉降問題。

機械碾壓法。在機械設備的作用下碾壓軟基路面，機械碾壓方式有著均勻性優勢，但對工序提出較高要求，且施工成本較高[1]。

3.3 軟土補強加固法

補強就是對軟土性能做出優化，常見方法主要如下：

打樁補強法。將木樁插入軟土內，利用木樁提升土層的承載能力，樁基能夠壓緊軟土層，改良其力學性能，提升土壤承壓能力。施工中樁多為鋼筋混凝土樁或碎石樁，碎石樁由石屑、碎石以及粉煤灰構成，材料的黏結強度較大；鋼筋混凝土樁需要對稱布置，布樁形狀主要有三角形和矩形兩種。

外材料補強方法。將摻合料填入軟土內，使軟土層產生流動性，在黏性方面有所提升。

以上軟土路基處理的方法可根據現場實際地形、地質等情況選用最為經濟合理的處理方法[2]。

4 案例分析

本次以竹嶼再生水廠周邊路網工程(一期)為例，一期工程包括開拓南路、信義路兩條路，道路等級均為城市次干路。根據《竹嶼再生水廠周邊路網工程巖土工程詳細勘察報告》可知，道路設計范圍內均有不同厚度的液化砂層及軟弱土層，為保證路基填筑順利進行，減小工后沉降和過大的差異沉降，本次結合各路段不良地質厚度、周邊構筑物及路內管線實施情況，對開拓南路和信義路范圍內的不良地質采用分段、分方案處理。

4.1 道路沿線地質情況概述

據本次鉆探揭露，勘探深度內地層結構由人工填土層（Q4ml）、第四系全新統沖海積層（Q4al+m）及基巖燕山早期侵入巖[γ52(3)c]花崗巖及風化帶組成。根據勘察結果可知，勘察范圍內的特殊性巖土為人工填土、液化砂土、軟土及風化巖，具體分述如下。

4.1.1 人工填土

道路沿線范圍內人工填土，松散狀為主，密實度不均，自穩能力差或較差，基槽開挖時易崩塌，且未完成自重固結，填砂層在7 度地震作用下會產生砂土液化，設計及施工時需考慮負摩阻力及液化對樁基承載力及變形的影響。填石層對水泥攪拌樁、高壓旋噴樁成樁影響較大，對分布于地表的填石層施工前建議挖除，對于填石埋深較大地段施工時需采用引孔措施。

4.1.2 液化砂土

根據對場地內20m 深度范圍內分布的填砂①1、砂混淤泥②1、細砂②2-1、細砂②2、細砂②3 這5 層液化判定結果，上述砂層均為液化砂層，液化指數較高層段的主要為上部填砂①1、砂混淤泥②1、細砂②2-1 層段，對于本項目抗液化措施應綜合考慮各道路沿線上部分布的填土及淤泥質土等軟土層分布情況，建議采用換土法、擠密碎石樁、水泥攪拌樁、高壓旋噴樁等地基加固的處理措施。對填砂①1、砂混淤泥②1、細砂②2-1 層進行加固，部分消除液化沉陷，細砂②2、細砂②3 層可不采取上述加固措施，但需對各道路、管線、橋梁等建構筑物加強基礎及上部結構的剛度。

4.1.3 軟土

根據勘察結果，道路沿線埋藏的軟土為淤泥質土層，具有天然含水量大，孔隙比大，有機質含量較高，壓縮性高，強度低，滲透系數較小的特點。

4.1.4 風化巖

場地廣泛分布的全、強風化花崗巖，浸水后易軟化、崩解，強度急劇降低，穩固性較差。各風化層巖面起伏變化大，樁基施工時應注意其所帶來的不利影響。

4.2 軟土路基具體處理推薦方案

軟土路基處理方法較多，本工程本著“技術上可靠、經濟上合理、施工上可行”的方案比選原則，經綜合分析后，推薦的軟基處理設計方案為：對于軟土深度較小路段（0～4m），推薦采用換填處理方案；對于軟土深度較淺路段（4～10m），推薦采用碎石樁方案；對于軟土深度較深路段（10～30m），推薦采用PST 預應力管樁方案；對于軟土深度較深路段（30～40m），推薦采用PHC 預應力高強度混凝土管樁方案；結合各路段不良地質厚度、周邊構筑物及路內管線實施情況，對范圍內的不良地質采用分段、分方案處理。

4.3 軟基處理施工技術要求

4.3.1 碎石樁施工要求

應用振動沉管成樁方法，提前做好成樁擠密性試驗，施工時按照要求確定樁長、間距、樁徑以及碎石灌入量等參數，同時保證擠壓均勻性與樁身施工連續性。選用粒徑在19～63mm 的硬質巖碎石和礫石作為成樁材料，可以在其中加入砂，但材料的含泥量不能超過10%。樁內材料的充盈系數保持在1.3 左右，按照沉管和擠密情況控制碎石的填入量與擠壓次數，在樁管內灌入碎石，使用振動器錘擊，控制拔管速度為每分鐘1.5m，確保碎石在管內擠密效果良好。如果碎石灌入量低于設計值，導致工程無法順利下料，可以在管中加入適當的水。

4.3.2 PST 樁和PHC 樁施工要求

應用混凝土勁性體樁與預應力高強度混凝土管樁進行軟土地基施工，相關參數要求見表2 數據。施工時需做好地質物探工作，按照地層的實際情況做出施工調整，實現軟基路面動態化加固設計。沉樁—接樁—送樁—驗樁等均要參照相關施工技術規范及要點要求后方可進行下一步驟。

表2 PST 樁和PHC 樁施工力學性能參數

5 其他土木合成材料應用

不光是軟土地基，土木合成材料也可以用在眾多道路施工中，這是因為部分道路軟基加固處理工作需要從深層次展開。土木合成材料特點鮮明，作用力明顯，適應性較強，在加固的樁頂上設置墊層，將土木合成材料鋪設在墊層上，確保道路荷載趨于穩定平衡，且不會受某處樁負荷太大的情況影響。不僅如此，土木合成材料的應用在一定程度上可以規避道路沉降問題，應用土工布進行現場施工，提前對場地勘察研究，了解土壤質量情況，結合道路施工環境與軟土地基含水量采取加固技術，以振搗的方式將土木合成材料填入路面，強化軟基路面建設質量。

6 結語

總而言之，針對軟土地基不同情況采用經濟合理的加固處理技術可以提升施工質量，使路面更為平整，為人們安全出行提供舒適體驗。根據特殊路基施工要求進行道路軟基加固，發揮碎石樁與預應力管樁等加固技術的應用優勢，最大限度上提升路基的穩定性和承載能力。