市政道路施工中軟土路基處理技術

楊永輝

（廣東冠諾建設工程有限公司）

0 引言

市政道路在現代經濟發展中的重要性不言而喻，隨著公路網的完善和延伸，道路施工中可能出現的地質條件越發復雜，軟土路基處理技術被頻繁應用。鑒于軟土路基的特殊屬性，施工技術選擇、材料因素、作業質量等均成為影響軟土路基條件下市政道路施工質量的主要因素，為進一步提高軟土路基處理能力，提升市政工程質量，有必要對有關技術經驗進行總結。

1 軟土路基的特點

1.1 軟土路基的特點

1.1.1 透水性差

軟土路基市政道路施工改變路基承重能力，沉降速度逐漸降低并促使軟土呈現為流塑狀態。此時，軟土路基的透水性被大幅度削弱，導致其中水分無法順利通過排水管線排出，道路工程中大量原材料長期處于水浸狀態，腐蝕速度增加，可能引發道路大面積病害的情況[1]。另外，路基排水能力降低后，易引發土質松軟，因此排水是處理軟路路基的關鍵工作。

1.1.2 壓縮性高

軟土路基內部土壤松軟、間隙較大，在受高強度外力作用時容易被壓縮變形，引發路面沉降、開裂、變形等問題。隨交通壓力的上升，軟土路基承受外力不斷增大，甚至超過其基本荷載能力，路基發生嚴重變形，引發市政道路坍塌問題。市政道路網絡的擴張增加了道路工程的總體承重，軟土路基變相的風險也隨之提升。

1.1.3 結構不均

軟土路基土壤強度低、密度小，存在多種土壤類型共生的現象。不同類型土壤在強度和密度上也存在明顯差異，帶來不同的承載能力。這種差異在市政道路投入使用后，路基在相同或相似荷載作用的情況下易發生受力不均的現象，進而導致路面開裂甚至路基崩裂，嚴重威脅交通通行安全。

1.2 引發的公路病害

總結來講，因軟土路基處理不當而引發的市政道路病害主要有三種類型，分別為開裂、沉降和失穩。其中，開裂病害主要因路基強度不足引起，荷載作用導致路基發生形變，路面扭曲并開裂。此外，路面滲水與路基內水分蒸發的循環作用導致路基收縮，也會引發開裂病害。沉降病害即路基長時間受車輛碾壓及振動的作用，自身強度無法承受所施加的荷載，引發路基沉降。失穩病害則由水流作用引起，路面滲水及自然界雨水侵蝕，使道路材料長期浸水被腐蝕和破壞，導致路基失穩。

2 軟土路基處理的常用技術

2.1 置換技術

置換技術在軟土路基處理中使用相對頻繁，常規表層處理方法雖然可在一定程度上提高軟土路基強度和穩定性，但對路基使用壽命的影響程度有限，此時可利用置換技術，以強度更高、穩定性更好的材料置換原本土壤，從根源上防止公路裂縫、沉降等病害的發生。

置換技術包括人工挖掘置換和爆破置換兩個技術分支，具體選擇還要根據施工現場條件及實際需求進行。例如，人工挖掘置換具備穩定性強、安全度高等優勢，可被應用的范圍更廣，缺點是成本高、工程進展速度較慢。爆破置換的優點為施工速度快、作業成本低，但穩定性和安全性要次于人工挖掘。

2.2 強夯技術

強夯技術針對軟土路基土壤疏松、含水量高、密度低等缺陷，利用機械外力對路基做夯實處理，達到提高路基強度、滿足市政道路施工質量要求的目的。強夯技術使用專業機械設備，將重量在10～40t 的重錘從一定落高落下，沖擊軟土路基，落高結合軟土路基基本屬性及道路施工具體要求，一般選擇10～40m 的范圍，確保產生足夠的沖擊力夯實土層[2]。強夯技術主要應用于以砂礫、粘土、碎石、濕陷性黃土等為主要土壤類型的軟土路基當中，可產生較好的強化效果，而對飽和度高的粘土路基加固效果較差。圖1 為強夯作業現場。

圖1 路基強夯作業現場

2.3 排水固結

排水固結法即對軟土路基進行加荷預壓，該方法適用于粘性土壤的軟土路基處理，利用土壤排水固結的基本屬性，在路基內設置排水系統，以此提高路基抗剪能力和承載能力。市政道路施工中，排水固結技術常與其他處理技術結合使用，以達到提高加固效果的目的，如排水固結技術與加載法和緩速填土法相結合。排水固結的原理為，利用軟土路基土壤含水量大的特點，排除土壤內多余水分，提高土壤強度，進而提升其承載能力。因此排水固結技術在使用范圍上也存在較大限制，主要被應用在含水量高的軟土路基處理中，對于其他土壤類型其作用很難充分發揮。

2.4 其他常用技術

2.4.1 振動水沖技術

振動水沖技術在軟土路基內部打孔，向孔內注入砂石等填充材料，再通過分層振實強化路基。樁體采用生石灰灌注而成，并添加粉煤灰等材料，此類材料的吸水能力較強且遇水膨脹，擠壓周圍土體，進一步強化軟土路基穩定性。另外，多個樁體相結合，提高樁間土層強度，形成穩定性更高的復合路基。配合縱向排水減壓系統，可有效避免孔內水壓上升，防止土壤發生液化，加速路基排水固結。

2.4.2 高壓旋噴技術

高壓旋噴技術利用高壓旋轉噴嘴將水泥砂漿注入到土壤內部，水泥砂漿與土體充分結合達到固化土壤的作用，發揮材料本身的承壓、荷載能力，確保軟土路基達到道路施工需求。該技術在使用時需重點關注滲漏問題的防范，例如，可采用連鎖樁施工工藝，以定向噴射的手法在土壤內形成連續墻，提高路基防滲漏能力。高壓旋噴技術適用于砂性土、黃土、淤泥質土等軟土路基，該方法需占用的空間較大，不易出現振動，但容易引發環境污染問題，且涉及較高成本，建議酌情選擇。

2.4.3 真空- 堆載聯合預壓技術

該技術為軟土路基處理新技術，由排水體系和加壓體系兩部分組成。其中，排水系統又包括橫向和縱向兩部分，縱向排水系統主材為塑料排水板，水平排水系統則使用砂墊層和PVC 管。加壓體系中，在砂墊層上覆蓋不透氣薄膜，配合真空泵施加壓力，薄膜上部作用荷載及地下水位的降低促使土體飽和重度轉變為濕重度，增加額外荷載[3]。在此過程中，軟土路基路段地下水因荷載作用向排水板滲透，再匯集至砂礫墊層的排水系統排出，達到強化土體的目的。

3 市政工程軟土路基處理案例

3.1 振動水沖技術的應用

某雙向六車道高速公路項目，路基寬度為34.5m，施工路段地下水位較高，表層土壤以可塑性粘土為主，層厚在1.1m～1.4m；中部土層主要為粉砂，厚度在1.6m～2.8m，處于路段地下水位以下，土層粘粒平均含量在12%左右；下部土層為可塑性粘土，厚度3.2m～4.1m；底部土層為軟塑亞粘土，局部存在中密粗砂和風化花崗巖，土層厚度在2.4m～3.2m。

選用振動水沖技術進行軟土路基處理，具體工藝流程為：第一，設置樁架，將套管固定在標樁上，打設至設計標高。第二，灌入1m 左右標高的碎石，拔出套管開啟活瓣樁尖，將碎石留在孔內。第三，再次打設套管至標高，灌入碎石并振動，完成碎石填筑作業。第四，重復工藝步驟，進行下層碎石的填筑，直至完成碎石樁施工。

為驗證軟土路基處理效果，處理完畢后檢驗碎石樁、樁間土層及整個復合路基的強度，發現單個碎石樁的承載能力達到554kPa，樁間土層承載能力為220kPa，復核路基承載能力為254.4kPa。該路段原本軟土路基的承載能力為120kPa，處理后路基強度和承載能力顯著提高。施工完畢后，對軟土路基沉降情況進行監測，發現施工4 月后，路基沉降變化已基本穩定，最終的沉降值僅為40mm 左右，判斷軟土路基處理效果優良。

3.2 真空- 堆載聯合預壓技術的應用

某省際高速公路路段土壤以近代沉積軟黏土為主，土壤含水量大、強度低、滲透性差、受力易壓縮，且表現出明顯的流變性。綜合考慮到施工路段路基的特殊屬性及工程實際需求，最終決定采用真空-堆載聯合預壓技術進行軟土路基處理。具體方案為：采用梅花形布置方式，設置袋裝砂井，砂井間距和深度分別為1.3m 和25m，砂墊層厚度設置為60cm。其中深度參數的確定主要考慮到深度、厚度較大的軟土在施工時難度系數較高，一般情況下要求將軟土層打穿。砂墊層上部鋪設無紡土工布，然后覆蓋不透氣薄膜，與敷設在砂墊層內部的排水管線相結合進行排水，并利用射流泵抽除土壤內多余空氣和水分，在薄膜內外形成壓力差。經施工驗證，該軟土路基處理效果優良。目前該高速公路工程已投入使用近2 年時間，未出現任何開裂、沉降等現象。

4 結論

常用的市政道路施工軟土路基處理技術包括置換技術、強夯技術、排水固結技術、振動水沖技術、高壓旋噴技術、真空-堆載聯合預壓技術等，結合道路施工實際條件及需求，適當選擇軟土路基處理技術，以達到最佳的路基強化、加固效果，確保市政道路工程質量達標。