市政道路施工中軟土路基處理技術研究

劉志輝

廣東一葉生態建設有限公司，廣東 云浮 527399

1 軟土路基處理的影響要素

軟土土層相對于其他天然路基具有獨特的物理和工程特性，必須對其進行技術改良，增強其承載能力和其他性能。路基發生裂縫或失穩的情況，一般是路基出現沉降導致，因此采用最有效、合理的軟土處理技術，不僅關系到工程的加固效果、施工工期以及施工成本，對后期市政道路的運行也有重要影響。對軟土路基處理方法的選擇，要從施工現場環境和設備、道路等級、土質、施工條件等多角度考慮，遵循工藝簡單、成本低、進度快、效果好的原則，選出最優的軟土路基處理方案。（1）環境因素：考慮工期、材料、機械設備，同時施工現場應采取措施保護周圍構造物。施工設備產生的揚塵和噪聲會對環境和周圍居民有一定的影響，機械設備的振動對周圍路基也會有一定的影響。（2）道路等級：考慮路堤的寬度和高度設計標準，施工方案要滿足道路等級中定義的路基平整度和強度等要求。（3）土質：確定土壤的基本性質，對于黏性土要確保施工過程不能擾動土體，保證土體強度；砂性土路基則采用擠實砂樁法。（4）施工路段的位置：對于與構造物相連的路段，要考慮施工后不會出現橋頭跳車等危險情況。

2 常用的軟土路基處理技術

2.1 置換法

置換法是通過特定的方法清除軟土路基下一定深度內的軟質土層，再填充強度高、壓縮性低、穩定性好且具有抗侵蝕性的材料。置換法的有效處理深度一般控制在3m以下，主要適用于較淺且含有大量雜填土、淤泥、腐殖土等的軟質土層。置換法所采用的砂礫不均勻系數應≥10，含泥量≤5%，分層填筑并夯實。應用置換法施工時要重點控制以下幾點：（1）機械開挖時，應預留40cm的土層，轉由人工開挖，以防機械開挖深度超出預計深度，擾動基底土層；（2）嚴格把控填料質量，尤其是砂石材料配比、含泥量、石灰含水量等，一旦出現問題，要找出原因并采取解決措施；（3）嚴格按照規范要求落實分層厚度和分層壓實遍數，尤其是搭接等關鍵部位，需進行質量抽查，以防出現密實度不均勻的現象。

2.2 強夯法

強夯法是利用起吊機械設備，將10～45t的重錘起吊至距離路基表面10～45m的高度，再脫落重錘，使其以自由下落方式對路基進行夯實。強夯法可使路基的承載能力增強2～5倍。實際工程經驗證明，當重錘帶有100～200t·m的能量時，強夯法可處理3～6m范圍內的軟土路基，但對于有振動影響規定的，應采取防振、隔振措施，不得使用強夯法。強夯法適用于含有雜填土、砂土的路基施工，但對于非飽和黏性土層需提前進行相關試驗，確定夯實的次數。強夯法施工過程中要重點控制如下幾點：（1）在對飽和淤泥或者粉砂土層加固時，應先鋪設1m厚的砂石，再進行強夯，以防土層液化流動，影響承載量和形變量；（2）對于含水量較大的軟土層，應降低夯擊力度，以免路基發生側向擠壓；（3）冬季施工時，需將路基土層下的凍土融化或徹底清除，否則，需提升夯錘高度，防止凍土層融化導致路基下陷。

2.3 水泥攪拌樁法

水泥攪拌樁法是利用深層攪拌樁機將水泥與土體均勻攪拌結合，最終生成具有較高穩定性和承載能力的水泥土樁。水泥攪拌樁適用于黃土、素填土、淤泥質土等路基施工，但對于含有大孤石、堅硬或酸性土層的路基，需要進行相關試驗，以確定該方法的適應性，而對于水分比＞70%的路基，該方法不適用。水泥攪拌樁法施工過程中需要重點控制的內容如下。（1）樁機定位過程中，鉆桿、鉆頭和樁位中心點必須保持在一條垂直線上。（2）施工所采用的水泥漿液不得出現結塊現象。（3）在預攪下沉過程中，鉆桿位置不得偏移；在鉆深約1.5m時，緩慢增加鉆進速度；當鉆進遇到堅硬土層需要沖水時，需考慮樁身強度；攪拌機下沉深度需比設計沉降點深一定距離，并在漿液初步穩定后再提升；在施工過程中，需盡量避免斷樁、停漿、管道堵塞現象。（4）在樁位復攪完成后，要立即提出鉆頭并沖洗鉆頭、噴漿管道和集料斗，移至下一樁位。

2.4 碎石樁法

碎石樁法是利用振動設備和高壓水流將軟土路基沖擊成孔，孔道雜物清理后，填充堅硬碎石或卵石，形成碎石樁，以增強路基的承載能力。碎石樁法適用于砂礫、雜填土或人工填土等松散度較高的土層以及抗剪強度低于20kPa的黏性土層。碎石樁法施工過程中需重點控制的內容如下：（1）樁位的位置及中心點偏差需＜500mm，并標記清晰的編號；（2）造孔過程中，振沖器的下沉速率要控制在1～2m/min，保持振沖器輸出的水量充足，水壓適當，避免塌孔，在造孔即將完成時，調小沖水壓力值；（3）在鉆孔深度超過設計標高300mm后，停止鉆進并清孔約2min，再緩慢拔出振沖器；（4）初次填料高度為0.5～1m，后續每次填料高度不得＞0.5m；（5）每次填料后，可由振動設備的電流值判斷成樁的密實度，當電流值達到規定值并長時間趨于穩定時，可判斷樁體密實度達到標準要求，否則，應再次填料并振動至標準要求。

2.5 反壓護道法

反壓護道法是在路堤的兩側填筑一定體積的土體，利用土體自重保持路堤兩側荷載平衡，從而提高路基施工的穩定性。反壓護道法適用于土方量大且取材方便或非耕種的區域，也用作對不穩定填方的應急和修復。反壓護道法施工過程中需重點控制的內容如下：（1）填料必須按照設計規定取材；（2）路基兩側應對稱填筑，必須分開填筑時，需在路堤達到臨界高度后才可進行反壓護道施工；（3）壓實密度要達到設計標準，否則，需滿足相關規范中定義的“通過重型擊實試驗法測定出的最大干密度的90%”要求。

3 軟土路基處理中存在的問題及處理技術對比

3.1 軟土路基處理中存在的問題

（1）工程施工前期準備工作不足。市政道路工程前期準備工作不足是當前全國各地市政道路施工過程中普遍存在的問題，為了節省成本、趕工期，缺少環境調查、地質地貌研究、施工方案比較分析等前期準備工作，造成安全事故和隱患，甚至可能導致更大的資金浪費。（2）路基處理方法選擇不合理。對于軟土路基有很多處理方案，沒有任何一種處理方法是萬能的，需要因地制宜合理選用。但在實際的施工過程中，很多施工卻無法做到選用方案的最優化，存在較大的盲目性和隨意性，而且沒有結合當地的地質和施工條件，考慮處理方案的適用范圍、施工的經濟和工期要求等，僅比較幾種技術的可行性便開始施工，沒有徹底解決軟土路基加固問題，導致工程施工存在缺陷，延長了工期，增加了成本。（3）沒有掌握路基處理方法的適用范圍。每種軟土路基處理方法均有一定的適用范圍，例如，置換法是將軟質土層置換為硬質土，適合用在＜3m的軟土地基處理中，當超過3m時，資金投入、工作量將較大，工期也會更長；強夯法所使用的強夯機，一些規模較小的施工單位沒有能力購買，限制了強夯法的使用。因此，各種處理技術都具有其本身特性的制約因素，需要熟悉并掌握各種處理方法的適用范圍并合理應用。（4）市政道路路基需承受路面傳遞的交通荷載，是市政道路的基礎性結構，而軟土路基由于含水率高和空隙大、土質松軟，若處理不當，會導致路面開裂、塌陷。當前，我國對于復合路基沉降量的計算、優化設計等理論研究不足，很多項目案例中的路基理論設計還處于以解決當前工程問題為目的的階段，沒有對于優化、總結路基設計基本原理的統一規范性標準。（5）工程設備問題。進入21世紀后，我國路建工程發展迅猛，積累了不同路基的處理經驗，促使工程設備快速發展，但是相比發達國家，還存在一定的技術差距。當前，我國工程設備的技術革新速度還沒有跟上路建工程的發展腳步，同時工程設備作業能力存在的局限性也制約了軟土路基的處理質量。（6）施工單位技術能力問題。當前，我國路基施工單位技術能力參差不齊，即使是同一路段、采用同一處理方法，不同施工單位施工的軟土路基的質量也存在較大差異。其主要原因在于施工單位對員工技術培訓工作不足，施工人員不能熟練操作大型機械設備，而且缺少技術和監管人員，質量檢測手段落后，無過程檢驗，或質量檢查手段和技術方法落后，甚至存在偷工減料等行為。

3.2 軟土路基處理技術對比

施工質量、施工成本和施工進度是市政道路工程建設各參與方最為關心的3個要素。為了確保在最短的工期內，以最低的施工成本實現可靠的施工質量，需要綜合考慮所有影響施工的因素，合理選擇最優施工方案。下文將從有效處理深度、成本投入、工期、處理后地基承載力、工后沉降量等方面，對軟土路基常用的施工技術進行比較分析。

（1）處理深度、成本投入、工期和適用范圍對比如表1所示。從表1可以看出，置換法、強夯法由于施工工藝簡單快捷，施工成本低且工期較短，但處理深度相對較淺，工期較緊張的工程可優先考慮采用；水泥攪拌樁法和碎石樁法施工工藝相對復雜，要在土層中形成構筑物，施工成本較高，但處理深度更深，對于處理效果要求較高，對工期沒有較多限制的工程可考慮采用。

表1 處理深度、成本投入、工期和適用范圍

（2）路基承載力和沉降量對比如表2所示。從表2可以看出，置換法、強夯法、水泥攪拌樁法處理后的路基承載力較小，碎石樁法處理后的路基承載力最大；但碎石樁法處理后的路基工后沉降量最小，而水泥攪拌樁法處理后的路基沉降值最大可達到25cm。由此可知，路基承載力與工后沉降有一定的關聯性，承載力較大，工后沉降較小。反壓護道法的施工場地較大，工后沉降也較大。因此，在選擇處理方案時，可以路基承載力120kPa為關鍵節點，對承載力要求相對較低的路段可考慮采用強夯法；對于有120kPa承載力和工后沉降設計要求的路段，可考慮采用水泥攪拌樁法；對承載力要求較高且工后沉降較小的路段，推薦采用碎石樁法。

表2 路基承載力和沉降量對比

4 軟土路基處理技術應用實例

4.1 工程概況

某市政道路工程全長6.25km，其中軟土路基長約3.5km，底層土壤含水量較高，且9～10m深度范圍含有淤泥。該市政道路工程橫斷面應力承載層橫向坡度為3°～5°，路基呈向左傾斜趨勢。地基承載力設計要求不＜120kPa，沉降量＜20cm。路基底層示意如圖1所示。

圖1 路基底層示意圖

4.2 軟土路基處理方案

根據工程勘察結果和設計要求，需要對該工程軟土路基進行處理，以提高結構剛度并確保道路施工的穩定性，在進行施工質量、工期、資金等綜合考慮后，決定采用水泥攪拌樁法對軟土路基進行施工。（1）在正式對軟土路基施工前，結合施工方案，合理組織并安排物資設備，落實施工準備工作。（2）施工過程中指派經驗豐富的技術人員實時跟進施工材料的采購、儲存和使用情況，檢查經銷商相關經銷證件、產品合格證等，質量不合格的材料杜絕入場。嚴格監管混凝土和砂漿的配比、投放順序、混合時間、運輸及存放等環節，并對材料的成本進行控制。（3）為了確保施工質量，設置相應邊溝，導流路基表面水分，防止積水下滲。對于路基結構內部的水分，設置滲井和盲溝，并進行疏導和隔離，以降低地下水位。（4）由于該段市政道路的路基結構整體向左側傾斜，橫斷面承載應力層存有滑坡隱患，因此在路基左側設置反壓護道，以提升道路整體穩定性。（5）清理雜物和垃圾，然后平整場地、測量放樣、攪拌機就位。水泥漿液采用P·O42.5#硅酸鹽水泥，用量為50kg/m，摻量為15%，水灰比為0.45，噴漿壓力為0.6MPa，攪拌機提升與下沉的速度為0.8m/min，施工方法為“四噴四攪”。（6）嚴控施工數據誤差。定位后成樁并洗管，清洗鉆桿和漿液輸送泵。施工過程中做好每一項記錄并保存。（7）攪拌樁的樁頂用水泥固化土層并加鋪土工格柵，樁徑為0.5m、長11m、間距1.5m，單樁的承載力≥120kPa，復合地基承載力＞145kN。

4.3 質量檢測

成樁7d內，抽查2%的樁體并開挖深度1.5m檢查成樁情況。成樁28d后，由第三方開展單樁試驗，用慢速維持荷載法進行復合地基荷載試驗，用壓重平板承壓板法進行豎向抗壓靜載試驗。在按要求操作并獲取詳細數據后，開展軟土地基工程的質量評定工作。結果表明，處理后的軟土地基承載能力、最大沉降量以及總沉降量均滿足施工規范要求，并能夠承受行車荷載、預防裂縫產生等。

同時，水泥攪拌樁法的施工工藝流程相對簡單，施工成本投入低，滿足工期要求，有效提高了市政道路工程軟基處理的工作效率和工程質量。

5 結束語

軟土路基含水量較大、滲透性差，若不進行適當的施工處理，對市政道路的施工質量和車輛運行將造成安全影響。當前，軟土路基的施工處理方法較多，如何選擇最佳施工處理方案，需綜合考慮多種影響因素，全面了解各種處理技術及其所能適應的施工條件，并與實際工況相結合，選擇最適合的軟土路基處理技術，確保市政道路軟土路基的穩定性，保證市政道路的施工質量。