城市道路軟土路基處理設(shè)計(jì)探討

摘要：軟土天然含水量高、成分比較復(fù)雜，一般是在流水環(huán)境中沉積而成，在各個(gè)城市區(qū)域有著明顯的差異性。在道路設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)軟土路基的處理設(shè)計(jì)中，如何根據(jù)軟土路基的主要特征及條件進(jìn)行設(shè)計(jì)。本文主要就軟土路基常見的問題及處理設(shè)計(jì)及措施進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：軟土路基；處理措施；設(shè)計(jì)

一、軟土路基常見問題

軟土路基主要特點(diǎn)是孔隙大、含水量高等，容易破壞路基?？偨Y(jié)有以下幾個(gè)方面的問題：1、承載能力很低，施工時(shí)容易導(dǎo)致地基土破壞，2、沉降量非常大，主要由于軟土壓縮性大，施工完后發(fā)生不均勻沉降以及導(dǎo)致地下管道出現(xiàn)斷裂或裂縫等情況。3、開挖容易發(fā)生邊坡失穩(wěn)，直接影響到施工進(jìn)度。軟土地基處理降水時(shí)可能會(huì)對(duì)周邊建筑產(chǎn)生不均勻沉降的影響。4、正常使用情況下，由于在荷載作用下地基也會(huì)發(fā)生變形。當(dāng)沉降或水平位移超過允許值后，將直接影響道路的正常使用。

二、城市道路軟土路基處理措施

（一）軟土路基淺層處理措施

（1）換土墊層法

對(duì)于軟基厚度較小的路段，挖除淺層軟弱土或不良土，分層碾壓或夯實(shí)土，按回填的材料可分為砂（或砂石）墊層、碎石墊層、粉煤灰墊層、干渣墊層、土（灰土、二灰）墊層等。干渣分為分級(jí)干渣、混合干渣和原狀干渣；粉煤灰分為濕排灰和調(diào)濕灰。換土墊層法可提高持力層的承載力，減少沉降量，常用機(jī)械碾壓、平板振動(dòng)和重錘夯實(shí)進(jìn)行施工。通常情況下，換土墊層法主要在開挖土方量比較大、基坑面積比較大的回填方工程中進(jìn)行應(yīng)用，一般在淺層軟弱地基和低洼區(qū)填筑區(qū)域施工，處理深度為2～3m，比較適用于素填土、淺層非飽和軟弱土層、雜填土地基環(huán)境。

（2）加筋墊層法

對(duì)于軟基層地基設(shè)計(jì)使用鋪墊材料的方法進(jìn)行施工。鋪墊材料法指的是使用多層或單層土工織物進(jìn)行鋪設(shè)，由于土工織物具有良好的抗拉強(qiáng)度、連續(xù)性、耐腐蝕性等方面的優(yōu)點(diǎn)，通過使用鋪墊材料的方法進(jìn)行施工，可以降低路基的不均勻沉降，提高路基的承載力。一般會(huì)使用土工格柵、土工布作為鋪墊材料，通過在軟土路基的表面進(jìn)行鋪設(shè)，可以起到良好的排水、反濾、補(bǔ)強(qiáng)和隔離效果。在施工的過程中，會(huì)鋪設(shè)加筋材料組成筋墊層，從而提高路基的承載能力，增加壓力擴(kuò)散角，適合各種類型的軟土地基使用。

（3）沖擊壓實(shí)法

沖擊壓實(shí)法指的是使用振動(dòng)的、揉擠的、恒定重量的、沖擊的壓實(shí)設(shè)備進(jìn)行施工，達(dá)到提升路基承載力的目的。這種施工方法具有影響深度大、生產(chǎn)效率高等方面的優(yōu)點(diǎn)。一般在處理特殊地基時(shí)會(huì)使用到這種方法，可以有效降低路基的沉降。

（4）輕質(zhì)填料法

在處理軟土路基時(shí)，常用的輕質(zhì)填料處理法主要有粉煤灰處理、EPS處理和泡沫混凝土處理方法。

粉煤灰由于顆粒直徑比較小，表面積大，很容易和軟土拌合，而且由于粉煤灰屬于工業(yè)廢棄材料，對(duì)粉煤灰進(jìn)行利用可以起到良好的環(huán)保效果，但需要注意粉煤灰層的包裹處理，避免出現(xiàn)污染物被淋濾下滲對(duì)地下水環(huán)境產(chǎn)生不利影響。

EPS材料又稱聚苯乙烯板塊，具有密度小、力學(xué)性能好等封面的優(yōu)點(diǎn)，可以有效降低路堤的自身重量，降低路基的沉降量和壓縮變形模量。在施工時(shí)，考慮到材料的耐化學(xué)性、抗風(fēng)化性和耐沖擊性差，需要將其埋入地下[3]。此外，由于材料自身的重量比較小，為了避免水的浮力將EPS路堤抬高，對(duì)路堤造成破壞，地表洪水泛濫的地區(qū)，不宜使用。

泡沫混凝土是使用氣泡群、水、水泥等材料按照特定的比例進(jìn)行混合得到的一種水泥類環(huán)保材料，具有自身重量輕、壓縮性低、固化自立性、施工便利等方面的優(yōu)點(diǎn)，作為輕質(zhì)填料在高填方路段使用有不錯(cuò)的效果。

（二）軟土路基深層處理措施

（1）排水固結(jié)法

對(duì)于沖填土地基和厚度比較大的飽和軟土地基，設(shè)計(jì)使用排水固結(jié)法進(jìn)行加固，通過對(duì)排水條件進(jìn)行改善，對(duì)排水井進(jìn)行垂直布置，使用加壓抽氣抽水的措施來提高土體的強(qiáng)度，達(dá)到加固地基的目的。使用這種方法不僅可以有效提高土體的承載力，而且可以有效降低沉降。通常真空預(yù)壓、堆截預(yù)壓、電滲排水法是比較常用的排水固結(jié)法。一般情況下，排水固結(jié)法主要適用于對(duì)飽和軟弱土層進(jìn)行處理，但是對(duì)于滲透性比較低的泥碳土來說要慎重使用。

（2）深層攪拌法

水泥攪拌樁加固主要是利用加固土體的化學(xué)反應(yīng)，然后使用機(jī)械設(shè)備將水泥噴入到需要處理的道路軟土路基中，在澆筑的過程中，要不停地進(jìn)行上下攪拌，使水泥和土出現(xiàn)水解化的反應(yīng)，組成膠凝體，最后形成結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的整體，有效地對(duì)土體的強(qiáng)度進(jìn)行提高，達(dá)到路基所需承載力的基本要求。

根據(jù)多年經(jīng)驗(yàn)，常規(guī)水泥攪拌存在以下幾個(gè)問題。

①均勻性差：無法充分?jǐn)嚢柰馏w，導(dǎo)致樁身強(qiáng)度低。

②受力不合理：樁徑自上而下完全相同，不能根據(jù)地基應(yīng)力狀態(tài)合理布置樁形，樁身強(qiáng)度得不到充分利用。

③漿液上冒：施工過程中，在土壓力、孔隙水壓力、噴漿壓力以及攪拌葉片旋轉(zhuǎn)力相互作用下，水泥漿沿鉆桿上冒甚至冒出地面，無法就地?cái)嚢?，?dǎo)致樁身上部水泥含量高及大量水泥漿的浪費(fèi)。對(duì)此，有關(guān)單位研發(fā)了釘形雙向水泥土攪拌樁，因?yàn)槠渚哂须p向攪拌和可變樁形的特點(diǎn)，可避免常規(guī)攪拌樁存在的上述問題，具有良好的使用效果，大大拓展了水泥攪拌樁的使用范圍。

（3）薄壁筒樁

薄壁筒樁派生于沉管灌注樁技術(shù)，采用自動(dòng)排土振動(dòng)灌注而成，具有施工工藝簡單、成樁速度快、質(zhì)量易于控制等特點(diǎn)。薄壁筒樁屬于大直徑樁型，突破600 mm的限制，可充分發(fā)揮大直徑樁的穩(wěn)定性和強(qiáng)度；擠土效應(yīng)小，避免自身的位移和對(duì)周邊地基的形變；單樁豎向承載力較高，通過放置鋼筋籠，可以大大提高水平極限承載力；從施工角度看，薄壁筒樁是連續(xù)灌注而成，在中高頻率振動(dòng)中起拔，樁的整體性和樁體混凝土質(zhì)量較好，連續(xù)施工長度可達(dá)數(shù)十米。薄壁筒樁適用于軟黏土、黏土、砂黏土、砂礫土及風(fēng)化嚴(yán)重的巖層，其中特別適用于軟黏土。

三、實(shí)際應(yīng)用案例

（一）案例介紹

（1）湛江市海濱大道改擴(kuò)建工程道路總長度為7.8公里，設(shè)計(jì)速度為50 公里/小時(shí)，紅線寬42 m，沿線有橋梁1座、箱涵1座，根據(jù)工期安排，需要在較短時(shí)問內(nèi)完成工程建設(shè)，縮短路基處理的工期，因此在軟基處理上采取淺層換填處理。

（2）湛江市赤坎江整治二期工程，道路總長度為2.9公里，設(shè)計(jì)速度為30 公里/小時(shí)，紅線寬18 m，工程所處位置為出海口，道路沿線用地建設(shè)之前為魚塘，根據(jù)工程地基土特點(diǎn)，軟基處理上采取深層水泥攪拌樁處理。

（二）道路軟土地基的具體設(shè)計(jì)

（1）海濱大道路基處理分布于道路全線，路基軟土主要為淤泥，淤泥質(zhì)土等。埋深約為結(jié)構(gòu)層以下1.5米范圍內(nèi)，為加快路基處理進(jìn)程，采用換填法處理。由于舊海濱大道路面結(jié)構(gòu)為水泥混凝土路面，擴(kuò)寬改造后為瀝青混凝土路面，根據(jù)舊路檢測報(bào)告結(jié)果，需拆除舊路混凝土結(jié)構(gòu)，新建路面，因此，本著節(jié)能環(huán)保及減少投資的原則，本工程充分利用拆除掉的舊路混凝土塊，在路基換填處理時(shí)利用舊路混凝土塊作為下層，利用石屑嵌縫及作為上層找平層的處理方法，取得良好技術(shù)及經(jīng)濟(jì)效果。

（2）赤坎江二期路基處理長達(dá)2.1公里，路基軟土主要為淤泥，淤泥質(zhì)土。淤泥層厚度2.5～7米不等，路基處理后填土高度約為5米，根據(jù)路基土特點(diǎn)，采用深層水泥攪拌樁法處理。

根據(jù)地質(zhì)報(bào)告計(jì)算，水泥攪拌樁問距取1.5 m，采用等邊三角形布樁，樁徑42.6cm，樁長控制在6～11 m。

施工工藝流程（采用二噴四攪施工工藝）：抽水、清淤→初平地基→鉆機(jī)就位→檢驗(yàn)、調(diào)整鉆機(jī)→正循環(huán)鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)深度→打開高壓注漿泵（預(yù)噴持續(xù)30秒）→反循環(huán)提鉆并噴水泥漿（提升速度為0.6米/每分鐘左右）→上升至工作基準(zhǔn)面以下1.0米左右（持?jǐn)?0秒）→正循環(huán)復(fù)攪并噴漿下沉→到底部噴漿停止→反循環(huán)提鉆至地面（提升速度為0.6米/每分）→成樁結(jié)束→鋪設(shè)砂碎石墊層（厚度按0.6m計(jì)）

設(shè)計(jì)參數(shù)：水泥摻入比≥15%；7d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度：qu≥0.8MPa；28d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度：qu≥1.6MPa；90d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度：qu≥2.4MPa。

（三）建成后質(zhì)量檢測

（1）海濱大道于2013年7月建成通車，經(jīng)過一年多的運(yùn)行，未見明顯沉降出現(xiàn)，處理效果顯著。

（2）赤坎江二期2012年7月建成通車，經(jīng)過近三年的運(yùn)行，未見明顯沉降出現(xiàn)，處理效果顯著。

四、結(jié)束語

在城市道路工程施工的過程中，為了保證道路的使用質(zhì)量和使用年限，要求處理后道路的沉降盡量減少，且具有良好的穩(wěn)定性和地面強(qiáng)度，特別對(duì)于路基工作區(qū)來說，在保證路基的穩(wěn)定性、路面強(qiáng)度以及達(dá)到行車的基本要求等方面有著非常重要的意義，需要根據(jù)具體的施工條件選擇良好的軟土路基處理方法，進(jìn)而達(dá)到良好的治理效果。在選擇施工方法的時(shí)候，要進(jìn)行環(huán)境因素、施工工期、工程造價(jià)等方面的對(duì)比，找出合理的路基處理措施。

參考文獻(xiàn)：

[1]黃瑞章，潘瑞春，周新年.拋石擠淤結(jié)合強(qiáng)夯置換法在道路軟基處理中的應(yīng)用[J].路基工程.2013（02）

[2]徐學(xué)文，楊媛.釘形水泥土雙向攪拌樁在軟土地基處理中的應(yīng)用[J].工程建設(shè)與設(shè)計(jì).2013（01）