市政道路軟土路基處理技術(shù)解析

胡 榮

（佛山市晉投建公用建設(shè)有限公司，廣東 佛山 528000）

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

1 市政道路軟土路基的特點(diǎn)

1.1 基本力學(xué)特性

參考《公路軟土地基路堤設(shè)計(jì)與施工技術(shù)細(xì)則》（JTG/T D31—02—2013）中對(duì)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(xiàng)為基礎(chǔ)，利用綜合分析的方式對(duì)土壤進(jìn)行判別，軟土性能見(jiàn)表1。

表1 軟土性能表

1.2 施工特點(diǎn)

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(qū)的軟土含水量最高可達(dá)到50%。基于該地區(qū)的軟土特性，如果不對(duì)軟土路基進(jìn)行處理，道路建成后極易出現(xiàn)道路不均勻沉陷、路面產(chǎn)生裂紋等問(wèn)題。并且在軟土路基上修建的道路，在受到車(chē)輛重壓后，容易引起路基向兩側(cè)形變，嚴(yán)重者導(dǎo)致路基發(fā)生滑坡或坍塌等道路問(wèn)題。在市政道路軟土路基施工過(guò)程中，施工環(huán)境復(fù)雜，道路交通服務(wù)類(lèi)型也不盡相同，沿海地區(qū)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(qū)道路施工建設(shè)規(guī)模不大，隨著城市發(fā)展，道路老化問(wèn)題嚴(yán)重，需要對(duì)原來(lái)的道路進(jìn)行翻修拓寬，在老舊道路下，存在天然氣管道、自來(lái)水管道以及光纖電纜線等，并且道路兩側(cè)大多有高壓電線，道路只能半封閉施工，施工場(chǎng)地不開(kāi)闊，這些綜合因素造成了施工復(fù)雜的問(wèn)題。并且城區(qū)交通流量大，要盡快造成道路翻修，早日恢復(fù)道路通行問(wèn)題。在管道施工中，有地下水流出，路基里的粉質(zhì)黏土混合沙礫層中的水不易排出。市政道路的管道數(shù)量與種類(lèi)數(shù)量多，填埋深度也不一樣，多種管線錯(cuò)綜復(fù)雜排布在道路下，且路基填埋以后壓實(shí)難度較大。在拓寬的兩側(cè)往往會(huì)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(mén)進(jìn)行交接，為道路拓寬提供安全穩(wěn)定的保障。

2 市政道路軟土路基的常用處理技術(shù)

2.1 換填法

在軟土路基的施工中，對(duì)于一些厚度不大的軟弱土層，可以將施工范圍內(nèi)的軟弱土層全部用一些具有良好穩(wěn)定性、高強(qiáng)度的材料進(jìn)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(guò)程中，綜合考慮后，再選擇使用哪種材料進(jìn)行換填處理。軟弱土層進(jìn)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(shè)質(zhì)量。但這種方法不適用于軟土層較厚的道路施工，因?yàn)樵谔幚聿牧蠐Q填的時(shí)候，需要車(chē)輛多次運(yùn)轉(zhuǎn)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(jīng)久耐用，并且施工起來(lái)也比較方便。

2.2 注漿處理施工

在道路的基礎(chǔ)建設(shè)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(shí)候，一定要科學(xué)控制水泥漿的水灰比例，同時(shí)要參照施工的設(shè)計(jì)要求以及施工驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，讓軟土路基的加固更加合理。在市政道路施工中，部分項(xiàng)目的施工不安全，水灰比達(dá)不到國(guó)家規(guī)定的水灰比，部分項(xiàng)目通過(guò)增加水灰比來(lái)加快施工的進(jìn)度，影響了軟土地基加固的質(zhì)量，另外，如果水灰比低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)值，地基穩(wěn)定性就得不到保障，嚴(yán)重影響道路施工質(zhì)量。

2.3 排水加固法

對(duì)軟土路基適當(dāng)施加壓力，再配合路基內(nèi)部排水，可以加快軟土路基里面的排水速度，同時(shí)加快軟土的凝固速度，這種方式被稱(chēng)為排水加固法。該技術(shù)常常用于於泥軟土或者淤泥質(zhì)黏土、飽和黏性的軟土中。在外負(fù)壓力的作用下，軟土路基會(huì)慢慢將軟土縫隙里的水?dāng)D出，減少了泥土與泥土之間的縫隙，使軟土能夠凝固成一團(tuán)。該技術(shù)在排水和凝固軟土的過(guò)程中，操作快速容易，不會(huì)造成環(huán)境污染，并且這種技術(shù)能夠與其他技術(shù)一起使用，能夠起到錦上添花的作用。該技術(shù)只適合運(yùn)用在含水量較高的土質(zhì)中，并且處理時(shí)間長(zhǎng)，在路基施工建設(shè)前，還要進(jìn)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(shù)主要包括塑料排水法、真空預(yù)壓法以及電滲排水法[3]。

3 市政道路軟土路基處理技術(shù)實(shí)踐示例

3.1 強(qiáng)夯技術(shù)

從當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)報(bào)告可以得出，路堤下方有標(biāo)高為-2.0 m～1.0 m 的吹填砂。在施工機(jī)器入場(chǎng)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(guò)對(duì)沿海地區(qū)相關(guān)工程經(jīng)驗(yàn)和試夯數(shù)據(jù)分析，確定單遍夯擊強(qiáng)度可以設(shè)定為2000 kN·m。

3.1.1 夯錘的選擇

通過(guò)對(duì)工程現(xiàn)場(chǎng)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(shí)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(duì)夯擊所能產(chǎn)生的能量與夯擊機(jī)器最大的提升高度進(jìn)行分析，可以采用雙柱式夯機(jī)，提升高度為15.4 m。

3.1.2 錘擊點(diǎn)的選擇

在地下水位比較高的情況下，夯錘坑內(nèi)的積水影響夯擊作業(yè)的強(qiáng)度，這個(gè)時(shí)候應(yīng)該利用人工將地下水的水位降低，并及時(shí)處理夯坑內(nèi)的積水。在夯擊作業(yè)開(kāi)始前，施工單位首先應(yīng)該將施工現(xiàn)場(chǎng)清理干凈，并將施工場(chǎng)地處理平整，確定夯擊位置，即可開(kāi)始夯擊。其次，在全部夯擊點(diǎn)都夯擊過(guò)一次后，利用推土機(jī)推平，測(cè)量夯擊過(guò)后場(chǎng)地標(biāo)高，最后用低能量夯滿(mǎn)夯，每個(gè)夯擊點(diǎn)夯足3 次，之后將場(chǎng)地填平。如圖1 所示，每次夯擊間距為4.0 m，夯擊采用調(diào)打的方式，避免局部壓力過(guò)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(mǎn)夯一輪（每個(gè)夯點(diǎn)3 次），連續(xù)夯擊。通過(guò)夯擊數(shù)據(jù)，第一次夯擊后，路床標(biāo)高會(huì)下降0.5 m～1 m，對(duì)底層標(biāo)高回填整平后，然后進(jìn)行二次夯擊，確保回填塘渣壓的密實(shí)。在整個(gè)強(qiáng)夯過(guò)程中，對(duì)各項(xiàng)施工數(shù)據(jù)做好實(shí)時(shí)記錄，對(duì)環(huán)境因素而造成的問(wèn)題應(yīng)及時(shí)采取其他的有效補(bǔ)救措施。在強(qiáng)夯12 d 以后，對(duì)路面進(jìn)行200cm2×200cm2承載板實(shí)驗(yàn)，按照施工要求設(shè)置沉降觀測(cè)點(diǎn)，觀測(cè)點(diǎn)設(shè)置后應(yīng)每月觀測(cè)一次，沉降觀測(cè)應(yīng)專(zhuān)門(mén)派人負(fù)責(zé)管理，每次觀測(cè)結(jié)果的閉合誤差應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)。

3.2 沉降預(yù)留與加固技術(shù)

對(duì)道路項(xiàng)目的地質(zhì)情況、軟土厚度、周邊環(huán)境等工程造價(jià)等綜合因素進(jìn)行考慮，工程適宜采用強(qiáng)夯與預(yù)留沉降相結(jié)合的方式對(duì)軟土地基進(jìn)行處理。

由于道路建設(shè)的土體固結(jié)還沒(méi)完成，導(dǎo)致道路標(biāo)高在逐漸下降，通過(guò)一些相關(guān)工程經(jīng)驗(yàn)分析沉降量的計(jì)算，預(yù)留了30 cm 左右的沉降量，在道路規(guī)劃中，路面標(biāo)高約為3.2 m，在設(shè)計(jì)中，標(biāo)高為3.0 m，受地質(zhì)情況等客觀因素影響，標(biāo)高誤差超過(guò)了50 cm，因此采用路面結(jié)構(gòu)層進(jìn)行填補(bǔ)，如圖1 所示。

需要注意的是由于水泥板塊交通負(fù)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(xiàn)象，要對(duì)已破損板塊進(jìn)行修復(fù)處理，設(shè)置拉桿對(duì)周邊板塊進(jìn)行錨固，同時(shí)對(duì)破損板塊下方的路基采取回填和注漿措施，使路基得到穩(wěn)定。通過(guò)這種方法進(jìn)行處理之后的路面，由不均勻沉降而造成的路面龜裂現(xiàn)象明顯減少，且路面平坦，耐久度好。位于穩(wěn)定層下方鋪設(shè)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(dǎo)致裂縫產(chǎn)生。防裂貼一般設(shè)置在水泥板塊的縮縫、脹縫或施工縫的位置，避免板塊間應(yīng)力釋放而對(duì)瀝青路面造成影響。

3.3 高壓旋噴樁技術(shù)

項(xiàng)目部分區(qū)域地質(zhì)條件較差，場(chǎng)地內(nèi)大部分為軟弱土，為了防止路基沉降差異過(guò)大，同時(shí)確保以后道路的使用安全性，需要對(duì)軟土路基進(jìn)行加固施工處理。該項(xiàng)目由雙向四車(chē)道拓寬為雙向六車(chē)道，并對(duì)主車(chē)道進(jìn)行拼寬，拼寬寬度約為4.25 m，對(duì)主車(chē)道地基采用高壓旋噴樁處理，并對(duì)道路雙向的地基進(jìn)行加固。

通過(guò)鉆機(jī)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(fù)載力，減少沉降發(fā)生率。圖2 與圖3 分別為高壓旋噴樁結(jié)構(gòu)與樁位布置示意圖。

高壓旋噴樁技術(shù)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(qiáng)度應(yīng)≥1.0 MPa，單樁承載力≥100 kN，在施工前，應(yīng)仔細(xì)核對(duì)施工附近的地下管線信息，避免在有管線的位置進(jìn)行施工作業(yè)。在作業(yè)過(guò)程中，如果出現(xiàn)壓力下降或者周邊泥土冒泥漿等情況，就應(yīng)及時(shí)采取補(bǔ)救措施，防止局部壓力過(guò)大。

高壓旋噴樁在正式施工前應(yīng)先試樁，并且試樁數(shù)量不能少于5 根，該工程采用抽樣檢測(cè)的方式進(jìn)行檢測(cè)，保證檢驗(yàn)的數(shù)量不少于總數(shù)量的5%。在驗(yàn)收時(shí)，對(duì)單樁進(jìn)行負(fù)載實(shí)驗(yàn)，檢測(cè)數(shù)量不少于總數(shù)量的1%。高壓旋噴樁較之前幾種方法造價(jià)更高，但是這種方法在道路拼寬的工程中，可以避免對(duì)原路基大面積挖掘，在道路偏寬的設(shè)計(jì)施工中，這種方法對(duì)軟土路基處理有一定的優(yōu)勢(shì)。

3.4 排水加固技術(shù)

施工填筑區(qū)域內(nèi)的海面標(biāo)高為-3 m～5 m，要求調(diào)筑標(biāo)高為3.5 m。地基受到填筑高度、填筑后對(duì)地基的處理方式，和地基的受力等綜合因素影響，沉降發(fā)生的概率以及沉降程度也會(huì)不一樣，所以對(duì)軟土的受力特征和固結(jié)形態(tài)的研究尤其重要。該項(xiàng)目存在標(biāo)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(xiàng)目范圍內(nèi)，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(mǎn)足施工要求，因此對(duì)該軟土路基采取塑料排水法進(jìn)行處理。

由于工程在近海區(qū)域，在利用砂樁處理的過(guò)程中，對(duì)軟土擠壓過(guò)后，使周?chē)耐恋刈兊镁o密，孔隙比減小，密度提高。砂樁成型后形成了復(fù)合地基，地基穩(wěn)定性得到了極大的提升，并且砂樁有助于排水固結(jié)作用，使路基的沉降穩(wěn)定性加快，在靠近陸地的區(qū)域，采用塑料排水管進(jìn)行排水處理，塑料排水管材料的價(jià)格較低，能有效地降低工程的造價(jià)。

4 結(jié)語(yǔ)

軟土路基的施工技術(shù)是我國(guó)正在發(fā)展的技術(shù)之一。雖然現(xiàn)在已經(jīng)有了關(guān)于多種軟土路基的處理辦法，但是在未來(lái)還有可能會(huì)處理其他的路基，應(yīng)利用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，從保護(hù)環(huán)境的角度出發(fā)，研究出處理軟土路基更好的方法，保證市政道路的質(zhì)量在市政建設(shè)中提高軟土路基的處理能力。