城市道路路基設計中對于雜填土處理方案的探究

施常青 杭州高新開發建設管理運營有限公司

1 前言

伴隨著我國整體國力的不斷提升，城市化進程不斷加快，在城市建設過程中，產生了大量的建筑垃圾和棄方土體，部分棄方伴隨生活垃圾等形成了雜填土分布于局部地段的表層，對于城市道路建設產生了不利的影響。城市道路路基設計過程中，對于該部分雜填土的處理一直以來均作為一個難點問題受到較大關注。

2 城市道路中雜填土地質的特性以及危害分析

雜填土為含有大量建筑垃圾、工業廢料或生活垃圾等雜物的人工填土，雜填土具備均勻性差、地基承載力低、壓縮性高等特點。對于道路工程而言，往往需要將地基表層土作為道路持力層，雜填土土基對于道路施工質量產生較大影響，易造成道路不均勻沉降、開裂等病害，同時，雜填土由于其不均勻特性，在地質勘察時也很難將雜填土的物理工程特性參數進行明確，這也給雜填土路基處理設計造成了一定的困難。在實際工程中，遇見雜填土地質時，通常需要先對雜填土的成分、密實度等進行分析，初步判斷雜填土的物理工程特性，以便為方案設計提供參考依據。

2.1 城市道路工程中雜填土的成分分析

城市道路工程中雜填土主要由各種建筑垃圾、生活垃圾、工業廢料土組成。其中，建筑垃圾主要是由碎磚、碎瓦片、朽木等各種有機物較少的垃圾組成。生活垃圾的類型較多，由廢紙、廚房垃圾、玻璃、爐灰、陶瓷片等組成，這種垃圾一般有機質和未分解的腐殖質較多。工業廢料土則是由工業生產中產生的廢料堆積而成，比如礦渣、煤渣。由此可見，雜填土成分復雜、顆粒尺寸懸殊、性質各異、厚薄不均、規律性差，因而同一場地表現為壓縮性和強度的明顯差異，極易造成不均勻沉降，需要進行特殊地基處理。

2.2 雜填土的危害分析

由于雜填土不均勻、高壓縮、強度低等特性，導致道路建成后短時間內容易出現較大的沉降、道路開裂等相關病害。特別是雜填土中存在大量生活垃圾時，如雜草、樹葉、塑料袋、廢紙、果皮、菜根等，其有機質含量較高，有機質在進行分解時，長期處于潮濕和松散狀態，密實度低，均勻性差，隨著時間的推移，雜填土中的有機質不斷分解，固體物質間空隙變大，造成道路建設質量問題。因此在進行城市道路路基建設時必須要認真分析雜填土的危害并采用科學方法進行防治才能避免雜填土帶來的建設質量問題。

3 道路路基設計時針對雜填土的幾種常見處理方法簡析

雜填土之間由于成分、堆積年限、密實度等方面差異較大，在道路路基設計過程中，針對雜填土路基的處理方案，需要結合實際情況進行分析，常見的處理方法有以下幾種。

3.1 換填法

換填法是道路路基設計時針對雜填土的一種常用方法，又稱作換土法。這種方法是用質地較為堅硬且性能穩定、抗侵蝕性強的材料替換路基范圍內穩定性較差的軟土。這種方法比較適合淺層地基的處理，除了雜填土之外，淤泥、松散素填土等類型的軟土也適合用此方法。砂子、碎石、卵石等質地較為堅硬且強度較高、性能穩定的材料往往是換填法中最常用到的材料，換填法的運用可以提高路基抗變形和保持穩定的能力。在換填過程中要具體問題具體分析，充分考慮不同材料的粒徑、含量等因素，采用分層填筑、壓實和檢測的方法，避免因為壓實不理想而造成地基沉降。該方案的優勢較為明顯，處理效果較好，可適用于置換各種類型的雜填土，但換填深度超過一定深度時，該方案的經濟型較差。根據實際工程的相關經驗，深度超過3m時，換填法經濟性較差，應考慮采用其他處理方案。

3.2 深層攪拌加固法

深層攪拌加固法是利用深層攪拌機械將水泥、石灰等材料與雜填土強制拌合的一種方法，采用深層攪拌加固法可以大大提高路基強度，加固效果顯著且能在最短時間內投入使用，對于軟黏土、粉土、砂土等地質均具有較為良好的效果。深層攪拌加固法在施工過程中噪聲小，污染小，且不會對鄰近建筑物產生不良影響，是路基施工中較為常用的施工方法。但由于雜填土的成分較為復雜，不均勻性差，采用該方法時，往往不易達到較好的成樁質量，因此雜填土路基處理時應謹慎選擇深層攪拌加固法。

3.3 強夯法

強夯法又被稱為動力固結法，需要使用強夯機對雜填土進行強力夯實，這種方法的運用不但能夠提高雜填土地基的承載能力和壓縮模量，還能確保地基的均勻和密實，通過強夯法可以改變地基土的空隙分布，使地基更加穩固，不易發生變形。強夯法并不適用于所有類型的雜填土，根據經驗，由生活垃圾組成的雜填土強夯的效果并不理想，而建筑類型的雜填土采用強夯法則效果顯著。同時，強夯法的施工條件要求較為嚴苛，市政道路工程往往位于城區內部，當周邊存在建筑物需要進行保護時，該方法并不適用。

3.4 沖擊壓實法

沖擊壓實法是路基建設中常見的方法之一，是利用沖擊壓實機周期性、大振幅、低頻率地對路基填料進行沖擊，壓密填方，該方法運行速度快、施工工序少、工期短，對路基進行沖擊壓實可以將松散的土層均勻的壓實，從而有效提高路基整體強度和質量，減少路基的沉降。該方法對于雜填土的適用性以及相關優缺點與強夯法較為類似。

3.5 剛性樁復合地基法

剛性樁復合地基法是將預制樁壓到地基土中，常見的有預應力混凝土管樁等。使用剛性樁復合地基法可以對承載力較弱的地基進行加固而形成人工地基，減少變形和沉降的發生。剛性樁是一種高粘結強度樁，與散體樁復合地基和柔性樁復合地基相比，具有承載力強、有效控制地基變形的特點，可以有效提高施工質量，特別是近年來隨著施工工藝的不斷發展，剛性樁在道路地基施工中的使用越來越廣泛。當雜填土以建筑垃圾成分為主，且狀態較為松散時，采用剛性樁處理效果較好，由于剛性樁施工時的擠土效應，對于松散的雜填土有“擠密”作用，可一定程度上提高原土體天然地基承載力，提升道路地基的質量。但剛性樁施工時擠土效應較強，周邊存在需要保護的構筑物時，該方案需充分論證后方可適用。

城市道路路基建設中針對雜填土的處理方法較多，具體選取何種方法需根據具體施工情況決定，在保證施工質量的情況下，充分考慮到施工成本、施工工期、環境維護等因素，綜合判斷后選擇最佳的施工方案。

4 采用預應力管樁處理的專題剖析

4.1 適用性分析

預應力混凝土管樁屬于剛性樁復合地基一種，近年來被廣泛應用于房屋建筑工程中，但在市政道路工程里面應用較少。當道路路基下存在較厚的松散雜填土層，且雜填土成分主要以建筑垃圾、工業廢渣為主時，采用預應力管樁可達到一個較為理想的處理效果，但需要注意的是管樁施工時應充分考慮擠土效應對于周邊構筑物的影響，并做好相關防護措施。管樁處理時，應協調好管樁與地下管線之間的相互關系，并充分考慮道路下地下空間利用的規劃情況，比如遠期道路下是否有地鐵的建設規劃等，當存在與地下構筑物沖突情況時應謹慎使用。

4.2 優缺點分析

預應力管樁作為雜填土路基處理方案時，具有處理效果好、施工質量容易控制、施工速度快，經濟性較好等特點，其擠密的作用機理與雜填土松散特性相匹配，相輔相成。適用于厚度較大的雜填土處理。但預應力管樁在設計與施工過程中需要協調其與地下管線以及地下構筑物之間的相互關系，實施相對較為復雜，需要提前做好現場勘測工作。

4.3 常見問題

4.3.1 樁型的選擇及布置

預應力管樁根據混凝土強度以及壁厚的不同，一般可分為預應力高強混凝土管樁（代號PHC），預應力混凝土管樁（代號PC），預應力混凝土薄壁管樁（代號PTC），按配筋的差異又可分為A樁、B樁、AB樁等。通常雜填土厚度約為1m~10m左右較為常見，當采用預應力管樁處理雜填土時，各種類型的預應力管樁一般均可適用，設計時可根據當地經濟狀況選取較為經濟適用的預應力管樁樁型。

管樁布置宜采用正方形布置形式，樁徑取常用的450mm，樁間距可取2.2m~2.6m，同時在樁端頂部設置相應尺寸的樁帽。為防止出現不均勻沉降，樁帽上方設置不少于40cm的級配碎石墊層，設置兩道土工格柵，使樁和樁間土共同受力。

4.3.2 預應力管樁沉樁施工工藝的選擇

管樁沉樁方法有多種，在我國國內施工過的方法有：錘擊法、靜壓法、震動法、射水法、預鉆孔法及中掘法等，而以靜壓法、錘擊法用得最多。錘擊法因其噪聲較大，市政道路工程中往往不適用，但局部路段位于郊區時可采用該方法；靜壓法機械較大，當現狀路基承載力較差時需采取一定措施臨時處理后方可實施，一般在城區道路中均以靜壓的方法居多。局部路段如遇高壓架空線纜等特殊情況，可根據實際情況更換沉樁方法，或采用局部路段換填等方式進行處理。

管樁施工時，應采取措施盡可能降低擠土效應，打樁推進方向宜逐排改變，以免土壤朝一個方向擠壓，而導致土壤擠壓不均勻，對于同一排樁，必要時采用間隔跳打的方式。作為雜填土處理時，為大面積樁群，宜采用后兩種打樁順序，以免土壤受到嚴重擠壓，使樁難以打入，或使先打入的樁受擠壓而傾斜。宜分成幾個區域，由多臺打樁機采用合理的順序進行打設。打樁時對不同基礎標高的樁，宜先深后淺，對不同規格的樁，宜先大后小，先長后短，宜防止樁的位移或偏斜。

4.3.3 其他常見問題

預應力管樁設計與施工時，應特別注意與地下管線之間的關系。管樁設計時應充分調查地下管線的現狀分布情況，確保管樁施工對現有的地下管線不造成影響。對于新建管線，應充分利用管樁作為管線基礎，并仔細核對管樁與管線位置的相互關系，盡可能采取豎向避讓方式進行避讓。施工階段應對管樁與管線的位置進行復核，確保樁位對管線施工不構成阻礙。

5 結束語

城市道路路基設計時要根據施工具體情況選擇最科學的方法來防范雜填土的危害，從而有效提升施工質量，確保城市道路建設的有序進行。對于幾種常見的處理方案中，需要根據具體情況選擇最合適的處理方案，當雜填土厚度較厚、性狀較為松散且以建筑垃圾成分為主時，采用預應力管樁的方式處理是一種較為合適的方法，當適用條件具備時，市政道路工程設計與施工時可考慮采用該種方法。