市政道路軟土路基處理技術解析

胡 榮

（佛山市晉投建公用建設有限公司，廣東 佛山 528000）

案例工程位于沿海地區，地處中國華南地區，依山面海，地勢由西向東傾斜，西北山脈連綿；夏季受熱帶海洋氣團控制，炎熱多雨，為亞熱帶氣候特征。冬季受極地大陸氣團控制，天氣溫涼，具有亞熱帶氣候特征，境內公路交通由沈海高速公路等構成主要公路網。

1 市政道路軟土路基的特點

1.1 基本力學特性

參考《公路軟土地基路堤設計與施工技術細則》（JTG/T D31—02—2013）中對軟土的定義，該文以土壤的天然含水量和土壤天然空隙比例這2 項為基礎，利用綜合分析的方式對土壤進行判別，軟土性能見表1。

表1 軟土性能表

1.2 施工特點

軟土路基大多呈流塑狀，孔徑比均大于1，天然含水量比較高，沿海地區的軟土含水量最高可達到50%。基于該地區的軟土特性，如果不對軟土路基進行處理，道路建成后極易出現道路不均勻沉陷、路面產生裂紋等問題。并且在軟土路基上修建的道路，在受到車輛重壓后，容易引起路基向兩側形變，嚴重者導致路基發生滑坡或坍塌等道路問題。在市政道路軟土路基施工過程中，施工環境復雜，道路交通服務類型也不盡相同，沿海地區的市政道路施工與很多公路軟土路基處理辦法都不相同[1]。

沿海地區道路施工建設規模不大，隨著城市發展，道路老化問題嚴重，需要對原來的道路進行翻修拓寬，在老舊道路下，存在天然氣管道、自來水管道以及光纖電纜線等，并且道路兩側大多有高壓電線，道路只能半封閉施工，施工場地不開闊，這些綜合因素造成了施工復雜的問題。并且城區交通流量大，要盡快造成道路翻修，早日恢復道路通行問題。在管道施工中，有地下水流出，路基里的粉質黏土混合沙礫層中的水不易排出。市政道路的管道數量與種類數量多，填埋深度也不一樣，多種管線錯綜復雜排布在道路下，且路基填埋以后壓實難度較大。在拓寬的兩側往往會種有綠色植被，而且綠色植被中往往還有電纜，所以在拓寬之前，需要和電力公司等部門進行交接，為道路拓寬提供安全穩定的保障。

2 市政道路軟土路基的常用處理技術

2.1 換填法

在軟土路基的施工中，對于一些厚度不大的軟弱土層，可以將施工范圍內的軟弱土層全部用一些具有良好穩定性、高強度的材料進行換填處理。換填材料可以選擇干渣、碎石、石子砂粒以及粉煤灰等材料，在施工過程中，綜合考慮后，再選擇使用哪種材料進行換填處理。軟弱土層進行換填后，可以大大增加路面的抗壓能力，減少道路沉降量，提升道路建設質量。但這種方法不適用于軟土層較厚的道路施工，因為在處理材料換填的時候，需要車輛多次運轉土石方，所以增加了施工成本[2]。軟土層厚度為2 m～3 m 為最佳處理深度，雖然成本比較高，但是建成后經久耐用，并且施工起來也比較方便。

2.2 注漿處理施工

在道路的基礎建設中的軟土路基施工階段，注漿施工是常用的處理辦法，一般用于軟土路基的加固部分，但是在使用注漿施工的時候，一定要科學控制水泥漿的水灰比例，同時要參照施工的設計要求以及施工驗收標準，讓軟土路基的加固更加合理。在市政道路施工中，部分項目的施工不安全，水灰比達不到國家規定的水灰比，部分項目通過增加水灰比來加快施工的進度，影響了軟土地基加固的質量，另外，如果水灰比低于國家標準值，地基穩定性就得不到保障，嚴重影響道路施工質量。

2.3 排水加固法

對軟土路基適當施加壓力，再配合路基內部排水，可以加快軟土路基里面的排水速度，同時加快軟土的凝固速度，這種方式被稱為排水加固法。該技術常常用于於泥軟土或者淤泥質黏土、飽和黏性的軟土中。在外負壓力的作用下，軟土路基會慢慢將軟土縫隙里的水擠出，減少了泥土與泥土之間的縫隙，使軟土能夠凝固成一團。該技術在排水和凝固軟土的過程中，操作快速容易，不會造成環境污染，并且這種技術能夠與其他技術一起使用，能夠起到錦上添花的作用。該技術只適合運用在含水量較高的土質中，并且處理時間長，在路基施工建設前，還要進行二次排水處理，這樣才能保證施工的安全性與合理性。該技術主要包括塑料排水法、真空預壓法以及電滲排水法[3]。

3 市政道路軟土路基處理技術實踐示例

3.1 強夯技術

從當地的地質報告可以得出，路堤下方有標高為-2.0 m～1.0 m 的吹填砂。在施工機器入場后，需要用筑塘渣填到3.0 m～3.5 m，然后用13 t 的夯錘夯擊。通過對沿海地區相關工程經驗和試夯數據分析，確定單遍夯擊強度可以設定為2000 kN·m。

3.1.1 夯錘的選擇

通過對工程現場情況綜合分析，加固深度初步定為6 m～7 m，將單位夯擊暫時定為2 000 N·m/m2。夯錘重量為130 kN，夯錘底面為圓形，直徑為2.2 m。錘底的靜壓力為46.4 kPa。對夯擊所能產生的能量與夯擊機器最大的提升高度進行分析，可以采用雙柱式夯機，提升高度為15.4 m。

3.1.2 錘擊點的選擇

在地下水位比較高的情況下，夯錘坑內的積水影響夯擊作業的強度，這個時候應該利用人工將地下水的水位降低，并及時處理夯坑內的積水。在夯擊作業開始前，施工單位首先應該將施工現場清理干凈，并將施工場地處理平整，確定夯擊位置，即可開始夯擊。其次，在全部夯擊點都夯擊過一次后，利用推土機推平，測量夯擊過后場地標高，最后用低能量夯滿夯，每個夯擊點夯足3 次，之后將場地填平。如圖1 所示，每次夯擊間距為4.0 m，夯擊采用調打的方式，避免局部壓力過大，而引起路基局部隆起。

采用夯擊2 遍的方式，最后用低能量（1 000 kN·m/擊）滿夯一輪（每個夯點3 次），連續夯擊。通過夯擊數據，第一次夯擊后，路床標高會下降0.5 m～1 m，對底層標高回填整平后，然后進行二次夯擊，確保回填塘渣壓的密實。在整個強夯過程中，對各項施工數據做好實時記錄，對環境因素而造成的問題應及時采取其他的有效補救措施。在強夯12 d 以后，對路面進行200cm2×200cm2承載板實驗，按照施工要求設置沉降觀測點，觀測點設置后應每月觀測一次，沉降觀測應專門派人負責管理，每次觀測結果的閉合誤差應符合標準。

3.2 沉降預留與加固技術

對道路項目的地質情況、軟土厚度、周邊環境等工程造價等綜合因素進行考慮，工程適宜采用強夯與預留沉降相結合的方式對軟土地基進行處理。

由于道路建設的土體固結還沒完成，導致道路標高在逐漸下降，通過一些相關工程經驗分析沉降量的計算，預留了30 cm 左右的沉降量，在道路規劃中，路面標高約為3.2 m，在設計中，標高為3.0 m，受地質情況等客觀因素影響，標高誤差超過了50 cm，因此采用路面結構層進行填補，如圖1 所示。

需要注意的是由于水泥板塊交通負荷較大，并且周邊地塊有地下室的修建，因此很容易引起大面積的滑移和板塊龜裂現象，要對已破損板塊進行修復處理，設置拉桿對周邊板塊進行錨固，同時對破損板塊下方的路基采取回填和注漿措施，使路基得到穩定。通過這種方法進行處理之后的路面，由不均勻沉降而造成的路面龜裂現象明顯減少，且路面平坦，耐久度好。位于穩定層下方鋪設土工織物，可有效避免混凝土路面接縫裂縫以及干縮縮溫作用導致裂縫產生。防裂貼一般設置在水泥板塊的縮縫、脹縫或施工縫的位置，避免板塊間應力釋放而對瀝青路面造成影響。

3.3 高壓旋噴樁技術

項目部分區域地質條件較差，場地內大部分為軟弱土，為了防止路基沉降差異過大，同時確保以后道路的使用安全性，需要對軟土路基進行加固施工處理。該項目由雙向四車道拓寬為雙向六車道，并對主車道進行拼寬，拼寬寬度約為4.25 m，對主車道地基采用高壓旋噴樁處理，并對道路雙向的地基進行加固。

通過鉆機把漿液從帶有超高壓力的注漿管口的噴嘴中噴出切割軟土，把漿液與泥土重新組合，形成外邊均勻的圓柱體，從而提高地基的負載力，減少沉降發生率。圖2 與圖3 分別為高壓旋噴樁結構與樁位布置示意圖。

高壓旋噴樁技術使用的是42.5 MPa 的普通硅酸水泥，水灰比例為1 ∶1；壓力為22 MPa，鉆桿提升速度為150 mm/min。水泥含量大約在22%，高壓旋噴樁的建成強度應≥1.0 MPa，單樁承載力≥100 kN，在施工前，應仔細核對施工附近的地下管線信息，避免在有管線的位置進行施工作業。在作業過程中，如果出現壓力下降或者周邊泥土冒泥漿等情況，就應及時采取補救措施，防止局部壓力過大。

高壓旋噴樁在正式施工前應先試樁，并且試樁數量不能少于5 根，該工程采用抽樣檢測的方式進行檢測，保證檢驗的數量不少于總數量的5%。在驗收時，對單樁進行負載實驗，檢測數量不少于總數量的1%。高壓旋噴樁較之前幾種方法造價更高，但是這種方法在道路拼寬的工程中，可以避免對原路基大面積挖掘，在道路偏寬的設計施工中，這種方法對軟土路基處理有一定的優勢。

3.4 排水加固技術

施工填筑區域內的海面標高為-3 m～5 m，要求調筑標高為3.5 m。地基受到填筑高度、填筑后對地基的處理方式，和地基的受力等綜合因素影響，沉降發生的概率以及沉降程度也會不一樣，所以對軟土的受力特征和固結形態的研究尤其重要。該項目存在標高-5 m～-0.5 m 的潮差，漲潮退潮期間，地下水位變化較大，且施工項目范圍內，為海相沉積層，土壤中含水量較高，土壤與石頭之間的空隙大，不能滿足施工要求，因此對該軟土路基采取塑料排水法進行處理。

由于工程在近海區域，在利用砂樁處理的過程中，對軟土擠壓過后，使周圍的土地變得緊密，孔隙比減小，密度提高。砂樁成型后形成了復合地基，地基穩定性得到了極大的提升，并且砂樁有助于排水固結作用，使路基的沉降穩定性加快，在靠近陸地的區域，采用塑料排水管進行排水處理，塑料排水管材料的價格較低，能有效地降低工程的造價。

4 結語

軟土路基的施工技術是我國正在發展的技術之一。雖然現在已經有了關于多種軟土路基的處理辦法，但是在未來還有可能會處理其他的路基，應利用先進的科學技術，從保護環境的角度出發，研究出處理軟土路基更好的方法，保證市政道路的質量在市政建設中提高軟土路基的處理能力。