城市道路軟土地基施工及處理方法關鍵探索

杜存貴

（荊州市城市規(guī)劃設計研究院，湖北 荊州 434000）

人類的生存、發(fā)展離不開肥沃的土壤與流量充沛的江河。打開中國地圖，一眼便可以發(fā)現(xiàn)，我國經(jīng)濟最發(fā)達、現(xiàn)代化水平最高的工商業(yè)城市，大多地處江河中下游區(qū)域。在長江、珠江中下游有上海、廣州；在太湖、洞庭湖區(qū)域有蘇州、武漢、長沙；在松花江流域還有石油城大慶。然而，這些富庶、繁榮的城市大多位于軟土之上。如何在軟土地基上進行道路建設，一直是困擾道路設計師的難題。

1 軟土

軟土大約形成于15 000～10 000年以前，它們是巖石的風化產(chǎn)物，在水流速度較緩的淡水區(qū)域或咸水區(qū)域經(jīng)過數(shù)千年的沉積而成。軟土中含有大量的有機質，軟土含水率高、壓縮性大、透水性小。

軟土大量分布于海灘、三角洲、潟湖、湖泊、沼澤、河口灣，它們的色澤呈灰黑色、綠色，外觀呈現(xiàn)典型的海綿狀結構或蜂窩狀結構；手感比較滑膩，并伴有腥臭味。

2 軟土性質及軟土地基病害

軟土富含微生物、腐殖質，有機物含量在10%～60%之間（甚至超過60%），軟土天然孔隙比＞1，塑性指數(shù)＞20，抗剪強度＜30 kPa，含水量極高，常處于流動狀態(tài)；受壓后其自然結構不能自動復原。

軟土地基由淤泥、松軟土、有機質土、泥巖、松散砂等土層構成。在軟土地基上敷設的道路，往往出現(xiàn)路易失穩(wěn)，路橋結合出現(xiàn)3～50 cm的沉降，路面開裂（導致車輛行駛時發(fā)生跳車），或路面出現(xiàn)大面積的“麻面”“蜂窩”以及路面下陷等，不一而足。

3 探索城市道路軟土地基施工及處理方法

3.1 前期準備

處理軟土地基，需要投入大量的人力、物力、財力、技術，消耗大量的時間，投入和產(chǎn)出比不高。因此，在進行城市道路建設前，必須做好提前規(guī)劃，盡量繞開軟土地基。

若必須在軟土地基上進行城市道路建設（當前大中城市交通用地已經(jīng)飽和），則必須對軟土地基進行全面、詳細的勘察，詳細探明軟土地基的分布、厚度、深度，軟土的類型、強度，軟土的滲透性能、地下水水位，軟土地基含水量、孔隙比、液限、塑限等情況。還須采用鉆探取樣、原位測試、室內土工試驗、室內水質試驗，計算出軟土地基分層土的壓縮系數(shù)、滲透系數(shù)、快剪黏聚力及摩擦角、E-P曲線、壓縮模量等參數(shù)。

之后，道路設計師還須采用畢肖普法、宮川法、圓弧法、有限元法，對軟土地基進行穩(wěn)定分析。最后根據(jù)軟土地基的具體情況以及施工的具體條件，采用不同的方法處理軟土地基。

3.2 堆載預壓法

堆載預壓法是日本發(fā)明的一種軟土地基處理方法。具體做法是：在道路施工開始前，用大量的土、砂、骨料作預壓荷載（其荷載≥城市道路設計荷載），然后在施工現(xiàn)場鋪設大面積的土工膜，再在土工膜上攤鋪、填筑預壓荷載。預壓荷載在施工現(xiàn)場長期堆積（通常歷時6個月），造成壓密沉陷，擠壓出軟土地基中的孔隙水，使軟土地基發(fā)生固結變形。當軟土地基的強度變形達到設計要求后，再將預壓荷載移走，然后在經(jīng)過預壓處理的地基上進行道路施工。

堆載預壓法適用于各類軟土地基，包括沼澤土、淤泥、淤泥質吹填土，對環(huán)境的破壞最小，施工操作簡單，其成本在各類軟土地基處理方法中是最低的，但需要耗費大量的時間。

3.3 換土墊層法

首先進行土方開挖，將道路基礎底面下一定深度的軟土部分或全部挖去，然后換填強度較大的骨料（砂、土）或素土、粉煤灰、干渣，并分層夯實，設置人為的墊層。墊層通過擴散作用減小軟弱土層的應力，從而提高持力層的承載力； 同時，減少地基的沉降量，加速軟弱土層孔隙水的流失，加速軟弱土層的固結，避免地基塑性遭受進一步破壞。換土墊層法適用于淤泥、淤泥質土、濕陷性黃土等各類軟土。

采用換土墊層法，需嚴格挑選墊層材料。選用砂石時，宜選擇級配良好、質地堅硬的礫砂、粗砂、圓砂、中砂、卵石、碎石，砂石中嚴禁摻雜樹根、草、樹葉、垃圾等雜質，砂石含泥量不能＞5%（在條件允許的情況下，應將砂石含泥量控制在3%以下）；選用素土時必須檢測其有機質含量，確保土料有機質含量在5%以下，素土中不得含有膨脹土、凍土、或粒徑在50 mm以上的碎石；選用灰土時，宜選用塑性指數(shù)＞4的粉土，并確保土料顆粒直徑在15 mm以下。

采用換土墊層法，應將深度控制在0.5～3 m區(qū)間，以充分發(fā)揮墊層的作用，同時提高經(jīng)濟性。墊層寬度應略大于路堤基底寬度，墊層可設計成三角形斷面（左右坡腳薄，中心厚）、矩形斷面（左右坡腳與中心厚度相等）、梯形斷面等不同形式，但通常采用矩形斷面。

3.4 旋噴樁法

使用高壓泵，利用高壓水射流向軟土地基灌注水泥漿液，破壞軟土土體結構，攪拌混合軟土顆粒與水泥漿液，使水泥漿液在土體孔隙中充分滲透，最后形成凝結體。這種凝固體體積大、重量輕、強度大、均勻性好、滲透性低。

采用旋噴樁法，首先需要在施工現(xiàn)場開鉆89～146 mm直徑的孔，然后放入高壓注漿管進行噴射作業(yè)。可采用單管噴射法、雙管噴射法或三管噴法。采用三管噴射法時，水的壓力應達到20 MPa，流量應達到80～120 L/min，空氣壓力應達到0.7 MPa，空氣流量應達到1～2 m3/min；水泥漿液壓力應達到1～8 MPa，流量應達到100～150 L/min，旋轉速度應達到10 r/min。水泥漿液的水灰比應為1：1。采用雙管噴射法，水泥漿液流量應控制在80～120 L/min。

旋噴柱法適用于淤泥、淤泥質土流塑土、軟塑土。采用旋噴柱樁法，需詳細搜集現(xiàn)場的水文、地質條件，根據(jù)道路工程的要求進行現(xiàn)場試驗，確定各項施工參數(shù)。旋噴柱法速度快、效率高、質量好，但成本較高，因此，采用旋噴柱法須根據(jù)道路工程造價量力而行。

3.5 深層攪拌法

首先在施工現(xiàn)場進行鉆孔，然后起吊深層攪拌機，將其移動至預定孔位，再啟動電機，并調整至正常轉速。而后開始鉆動，使攪拌頭在緩速下沉中猛烈切削軟土，直至達到設計深度；之后，通過輸漿管內向孔內壓入水泥漿液，并隨著攪拌機的提升同步壓注，并且強化攪拌。攪拌頭再次進行下沉—提升—重復攪拌，直至軟土與水泥漿液攪拌均勻，形成樁柱。

采用深層攪拌法，可以使水泥水解、消化，分離出Ca2+離子，繼而形成大量具有高度水穩(wěn)性的微晶凝膠，從而改善并提升軟土地基的強度。

4 結語

軟土在長江中下游地區(qū)及東部沿海地區(qū)分布極為廣泛，它們給現(xiàn)代城市道路建設造成了不利的影響。但必須接受這一客觀現(xiàn)實，認真研究軟土地基，在實踐中繼續(xù)探索經(jīng)濟性更高、技術更加先進的軟土地基施工及處理方法。