城市道路人工填土路基處理方法的探討

【摘要】城市道路建設中，經常需要處理人工填土路基。結合某工程實例，對比分析了三種不同的填土路基處理方法的優缺點，結果表明：深層攪拌法處理素填土的設計方案技術上可行，經濟上合理，實施效果好，并對該方法的計算、設計、施工注意事項等進行了詳細論述，其經驗可供類似項目借鑒。

【關鍵詞】人工填土;城市道路;地基處理;深層攪拌法

1、引言

近年來，由于城市開發過快，建設中管理不到位，渣土亂堆亂放，形成了大量的多范圍的人工填土路段。回填土具有壓縮性大、強度低和變形穩定所需時間長等特性，在后期城市道路建設過程中。一般不能直接作為天然路基使用，需經過一定處理。回填土路基的處理方法種類較多，關鍵在于使處理后的路基滿足道路規范中強度和變形的要求。

2、工程概況

科園南路為某工業新城生活區的一條南北向次干路，道路長約1.2km，路基寬度為26m。其中K0+040-K0+400段路幅右側地塊正在進行開發，且部分安置房已建，距離道路最近安置房約30m。科園南路右側路邊30m范圍內進行過一次地塊整平（場地場平標高約為72m，與道路標高基本持平），造成道路右半幅路基范圍內形成3-10m素填土路基，右半幅路基范圍內為原地面，且形成洼地后受雨水浸泡形成了表層淤泥質軟土。該段路基整體形成半填半挖路基。各土層性質詳見表1、表2，根據地質勘察報告，該段填土路基未經處理不得作為路基持力層。

3、方法探討

3.1換填墊層技術

換填墊層技術在應用過程之中，墊層的作用除了直接提高地基土承載能力之外，回填土形成的墊層材料還可以有效對上覆荷載的應力進行擴散，可以有效減少下臥土層的沉降量。同時，砂礫組成的墊層材料對于下臥軟弱土體的排水固結也有加快作用，從而進一步增強地基土的承載能力。

對于本項目最直接可靠的處理方案是采用換填法。但由于施工期間為雨季，連續幾個月均有不同程度降雨，在這種情況下，若采用換填法，遇到如下缺點：

（1）將3-10m深的土方挖出運走，且會形成10m高素填土臨時邊坡，為防止垮塌根據地勘報告，邊坡坡率需1：2，開挖面將非常大，臨時邊坡侵入道路右幅地塊20m，對地塊建設造成影響較大。

（2）軟土外運及填料外借均受天氣影響大。工期較長。

（3）由于開挖面大，造價較高。

（4）根據《建筑地基處理技術規范》（JGJ79-2012）規定：換填墊層適用于淺層軟弱地基及不均勻土層的處理。工程經驗及實踐表明，換填墊層的厚度應根據置換軟弱土的深度以及下臥土層的承載力確定，厚度不宜小于0.5m，也不宜大于3m。

3.2重錘夯實技術

重錘夯實技術也叫做強夯法，是目前我國最為常見的市政道路軟弱地基處理方法之一，運用重錘夯實技術改善軟弱地基土的機理同其他方法有明顯的不同。重錘夯實技術可以有效減少軟弱地基土的壓縮性，同時解決含水量較高的問題，重錘夯實技術的適用范圍十分廣泛，同時也具有施工作業迅速、成本相對較少等特點，雖然強夯法施工方式簡單，但是對周邊環境有較大影響。

根據《建筑地基處理技術規范》（JGJ79-2012），中規定：強夯法適用于處理碎石土、砂土、低飽和度的粉土與粘性土、濕陷性黃土、素填土和雜填土等地基。將本項目右半幅高填土挖除部分填土，并就近推填至左半幅低洼路段，路幅整幅范圍內形成5-7m高素填土路基。之后采用強夯整體處理。該方案技術可行，且造價較低，施工周期較短。但已建安置房距離路邊最小距離僅30m，為防止強夯對房屋結構造成影響，不宜采用強夯處理。

3.3 深層攪拌法技術

深層攪拌法加固軟土技術，是利用水泥等作固化劑，通過特制的深層攪拌機械在路基中將軟土和水泥強制拌合，使軟土硬結成具有整體性、水穩定性和足夠強度的水泥土。

深層攪拌法由于其特殊的工藝，其優點主要有以下幾點：

（1）深層攪拌法由于將固化劑和原地基軟土就地拌合混合，因而最大限度地利用了原土;

（2）可有效地減少總沉降量;

（3）土體加固后重度基本不變，對軟弱下臥層不致產生附加沉降;

（4）施工方便，施工受影響因素較少;

（5）與其他軟土處理技術相比，相對經濟。

根據《建筑地基處理技術規范》（JGJ79-2012），中規定：水泥土攪拌樁的施工工藝分為漿液攪拌法（簡稱濕法）和粉體攪拌法（簡稱干法）。適用于處理淤泥、淤泥質土、素填土、軟-可塑粘土、松散-中密粉細砂、稍密-中密粉土、松散-稍密中粗砂和砂礫、黃土等土層。不適用于含大孤石或障礙物較多且不易清除的雜填土，硬塑及堅硬的粘性土，密實的砂類土以及地下水滲流影響成樁質量的土層。當地基土的天然含水量小于30%（黃土含水量小于25%）、大于70%時不應采用干法。

三種處理方案優缺點見表4。

綜合比較幾種軟土處理的方案，發現采用深層攪拌樁有如下優點：（1）可有效降低沉降;（2）對附近施工干擾少，周邊單位容易接受;（3）受雨水影響小，較易保證工期;（4）工期短，施工完成后可較快進行下一步的施工。與強夯類似，為減少后期左右半幅路基不均勻沉降，考慮先將右半幅高填土挖除部分填土，并就近推填至左半幅低洼路段，路幅整幅范圍內形成5-7m高素填土路基。之后采用水泥攪拌樁整體處理。因此選用了水泥攪拌樁。

4、水泥攪拌樁設計

（1）樁形式的確定：根據素填土的含水率最大值為30%，最小值為28.2%，平均值為29.1%，選用水泥漿作固化劑（濕法），水泥摻入比為15%。樁徑選取500mm，梅花型布置，樁距取1.1m。

樁的沉降的考慮：為減少后期左右半幅路基不均勻沉降，考慮先將右半幅高填（下轉188頁）（上接186頁）土挖除部分填土，并就近推填至左半幅低洼路段，路幅整幅范圍內形成5-7m高素填土路基。之后采用水泥攪拌樁整體處理。樁底應伸入路基持力層（粉質黏土④）不小于1m。粉質黏土④承載力好，引起的沉降量不大，水泥攪拌樁樁身的沉降量很小，因此總沉降量滿足道路的要求。

（2）單樁承載力：

由側摩阻力提供的承載力Rp1計算，

Rp1=3.1416×d×L×f

d樁徑，L樁長 f樁周土的平均摩擦力

計算得Rp1=188.5kpa

由樁身強度所提供的承載力Rp2計算

Rp2=η×qu×Ap

η--qu的折減系數，η=0.3～0.5，本次取0.4

qu--與樁身水泥土配合比相同的室內水泥土試塊，在標準養護條件下90d齡期無側限抗壓強度（KPa）;根據室內水泥土實驗結果，水泥含量15%時90d齡期的無側限抗壓強度為1600KPa;

Ap--樁截面積（m2），本次Ap=0.196m2

計算得Rp2=125.4kpa

因此取單樁承載力取小值為125.4kpa。

（3）復合地基承載力：

Rsp=m×Rp/Ap+β（1-m）×Rs

Rsp-復合地基承載力（KPa）;

Rs-樁間土地基承載力（KPa）;

m-樁的置換率，為0.187;

β-樁間土承載力折減系數，樁端為軟土時可取0.5～1.0，樁端為硬土時可取0.1～0.4，本次取0.5;

計算可得復合地基承載力為157.9kpa大于150kpa（設計要求），符合要求。

（4）沉降驗算

容許工后沉降300mm，工后沉降基準期為180月，沉降修正系數采用1.2

地基的沉降量可按下式計算確定：

St=（ms-1+Ut）*Sc

式中：ms --沉降系數;與地基條件、荷載強度、加荷速率等因素有關，本算例取1.2;

Sc --主固結沉降;

Ut --t時間的地基平均固結強度;天然地基采用太沙基一維固結理論解計算。豎向固結條件下，地基豎向平均固結度。

采用深層攪拌法處理前，地基沉降量為398mm，不滿足規范要求，采用深層攪拌法處理后，地基沉降量為205mm。滿足要求。

5、質量檢驗

（1）水泥攪拌樁質量檢驗必須由專門的檢測單位進行。

（2）單樁載荷試驗：用于單樁載荷試驗樁的數量不低于總樁數的1%，且每個施工作業點不少于3處，一般應按比例隨機抽取，且分布基本均勻，試驗得到的單樁承載力不得低于設計要求。

（3）復合地基載荷試驗：用于復合地基載荷試驗樁的數量不低于總樁數的1%，且每個施工作業點不少于3處，一般應按比例隨機抽取，且分布基本均勻，試驗得到的復合承載力不得低于設計要求。

結論：

在城市道路建設過程中，人工填土路基非常常見，本文以某實際城市道路人工填土路基為例，對比分析了三種不同的人工填土路基處理方案，結果表明：深層攪拌法具有良好的適應性，理論上完全可行，通過試樁可以確定實際處理效果，該方法既節省了填土外運的大量費用，同時在施工過程中對周圍環境影響較小，具有較好的經濟和社會效益，可供類似工程參考。

參考文獻：

[1]曹鵬.應用深層攪拌法處理素填土路基[J].山西建筑，2007（33）（21）：136。

[2]《建筑地基處理技術規范》JGG-79中國建筑工業出版社2013。

[3]《國家建筑標準設計圖集 城市道路-軟土地基處理》15MR301中國計劃出版社2015。

作者簡介：

羅凱（1988.12-） ，男，漢族，湖南長沙，本科，工程師，主要從事城市道路設計。