開挖換填施工技術在市政道路軟土路基處理中的應用研究

徐財琴

（福州諾成工程項目管理有限公司，福建 福州 350000）

0 引言

市政道路工程軟土路基的產生，將會大大降低該道路的使用性能，在車輛荷載的作用下容易出現路基向兩側變形的情況，甚至出現坍塌或沉降的情況，造成嚴重的生命財產損失。為了避免此種情況，應當高度重視并且加強軟土路基處理。當前，可用于市政道路軟土路基處理的施工技術較多，其中開挖換填施工技術具有較高的應用價值。

1 市政道路軟土路基闡述

1.1 市政道路軟土路基的特點

市政道路工程中路基干濕狀態對路基的強度和穩定性均有較大的影響。為了能夠提高市政道路工程路基的穩固性，應保證路基土層的密實度。因雨水或生活污水的滲透，導致路基長期處于潮濕的狀態，形成軟土路基，其具有的基本特點如下：

1.1.1 流變性較強。軟土路基的承受能力較低，在剪應力作用下軟土路基會逐漸出現剪切變形的情況，相應的軟土路基的抗剪強度降低。待固結沉降達到極限后軟土可能出現再次固結沉降的顯現。

1.1.2 壓縮性較高，而透水性較差。軟土路基的密實度較低，其中含有的水分子較多，如若對其施加外力，軟土路基壓縮程度較大。這就說明了軟土路基的壓縮性較大。但因水的自由滲透職能通過結合水以外的更小孔隙來實現，這就使得軟土路基的透水性能大大降低。

1.1.3 孔隙較大。因為軟土是由黏土粒組和粉土粒組構成，并含有少量有機質，在不同地質環境作用下會形成絮狀結構，相應的軟土孔隙比為1～2，這充分說明了軟土的孔隙較大。

1.1.4 剪力強度較低。相關調查研究顯示軟土天然不排水抗剪強度一般小于20kPa，有效內摩擦角20～350。軟土路基受外部荷載的作用，若其排水固結，那么軟土路基的抗剪強度將發生變化，即隨著排水固結程度的增加，抗剪強度也隨之增加。

1.2 市政道路軟土路基施工的特點

基于對軟土路基特點的了解可知，若不對軟土路基進行施工處理，那么市政道路的穩固性和耐用性將會大大降低，在車輛荷載作用下容易出現路基向兩側變形的情況，甚至出現發生滑坡或者坍塌等現象。為了能夠提高市政道路的安全性、穩固性及耐用性，加強軟土路基施工是非常必要的。而總結以往市政道路軟土路基施工實際情況及施工經驗，軟土路基施工具有以下特點，即：

1.2.1 施工復雜程度較高。對原有的市政道路進行返修處理，切實有效地解決軟土路基的問題，需要進行半封閉施工，這是因為市政道路下存在天然氣管道、自來水管道、光纖電纜線等，為了避免破壞管道或者線路，路基施工難度勢必會增加。另外，城區交通流量大，為了避免人們正常出行不受影響，市政道路軟土路基施工范圍狹窄，這也使得路基施工比較復雜且困難。

1.2.2 需要多方交涉。市政道路軟土路基施工的過程中可能出現交叉作業的情況，為了避免給地下管道或者線路帶來負面影響，也為了能夠保證市政道路施工能夠順暢地進行，需要施工單位與有關部門進行交涉，包括市政養護部門、電力公司、水利公司等等。

1.2.3 存在諸多負面影響因素。市政道路軟土路基施工中需要選用可行性的施工技術，規劃設計施工方案及施工圖，按照相關規范要求，規范化、標準化、合理化地展開工程施工。但在實際施工的過程可能出現不良因素，比如施工技術選用不當、施工人員專業素質不高、施工材料質量不佳、施工設備性能不強等等，導致軟土路基施工存在質量隱患或者安全隱患，導致軟土路基施工效果不佳，未能達到標準要求。

2 開挖換填施工技術分析

開挖換填施工技術主要適用于含水量較大、飽和度較高、孔隙比超過1.0 的土質，該土質的承載力較低，路面在行車荷載的作用下沉降較大，難以滿足道路使用的要求。具體來講，開挖換填施工技術就是將原有路基軟土挖出，將符合標準要求的填筑材料填入，通過置換原有土質，改變路基的承載力，提高路基的穩固性。可以說，開挖換填施工技術是從根本上解決了軟土路基性能不強的問題，可極大程度地提高路基的承載力，保障市政道路能夠長期安全、穩固的應用。總結以往開挖換填施工技術應用情況，該項技術的應用范圍較廣，但相對來說，主要應用于軟土路基施工中，不適宜處理荷載量較小的軟弱地基和換填區域過大、換填深度過深的軟弱地基。

為了能夠使開挖換填施工技術的作用充分發揮出來，提高路基的承載力，在應用該項技術進行路基施工的過程中需要注意以下兩點：一是做好施工準備工作。開挖換填施工之前需要詳細地清理槽面，避免表面有雜物存在。需要對市政道路軟土路基實際情況及相關規范要求予以明確，選擇適合的換填材料，比如砂石，注意控制好砂石的尺寸大小；選擇適合的機械設備，以便整個施工過程中施工設備能夠良好運轉，有效應用。二是合理規劃設計施工工序。施工工序設計不合理會給軟土路基開挖換填施工帶來一定的負面影響。為了避免此種情況發生，需要結合市政道路工程實際情況、軟土路基實際情況及相關規范要求，合理地設計施工工序，保證后續開挖換填施工作業合理且規范。

3 市政道路軟土路基處理中開挖換填施工技術的應用

3.1 工程概況

肖厝南路（翔安大道-洪鐘大道段）道路工程，西起翔安大道，東至洪鐘大道段，道路設計長度約為3032m，標準路幅寬43m，雙向六車道，市政道路的橫斷面布置為43m=[人行道3m+綠化帶1.5m+非機動車道2.5m+綠化帶1.5m+機動車道11m]×2+中央綠化帶4m 構成的。非機動車道、機動車道路面為瀝青混凝土路面，人行道鋪設透水磚。建設內容涵蓋道路、交通、橋梁、共同溝及纜線溝、雨水、給水、污水、照明、綠化、地道、有線電視、中水、燃氣工程。此次工程建設的重點是軟土路基處理，著重對市政道路地質條件進行勘查，了解到部分路段為淺層軟土，其基本構成為表層填土、淤泥層、殘積砂質黏性土、巖土層，為典型的軟土路基，需要對軟土路基予以處理，提高路基的承載力，保障市政道路可長期安全穩固使用。為此，計劃應用開挖換填施工技術展開本此市政道路軟土路基施工。

3.2 開挖換填施工方案

軟土路基路段采用開挖換填施工技術，需要構建可行性的施工方案。為此，首先應對路面結構予以明確規定，即4cm 厚的AC-13C 瀝青混凝土、6cm 厚的AC-16C 瀝青混凝土、雙向50kN/m 玻纖土工格柵+8cm 厚的AC-25C 瀝青混凝土、20cm 厚的5%水泥穩定碎石層、20cm 厚的3%水泥穩定碎石層、20cm 厚的級配碎石層，如圖1 所示。在此基礎上按照相關規范要求來設計路基換填深度，這需要根據道路路面標高及施工路段路基實際情況，計算路基工作區。在此基礎計算柔性路面當量。依據相關規范要求確定換填深度。

圖1 路面結構

3.3 試驗段驗證

3.3.1 準備工作

首先在施工路段上選擇區域面積為50m×32m，并按照6m 間距來布控監測點。其次，對試驗段路基進行整平處理，在此基礎上利用檢測儀器來檢測軟土路基的平整度、橫坡度及寬度，與標準要求相對比，以保證準備施工路段符合標準要求。最后，投入機械設備，包括挖掘機、推土機、平地機、振動壓路機等。

3.3.2 換填施工

明確換填深度，利用挖掘機進行軟土路基挖掘，用運輸車將挖掘的松軟土清理干凈。在此基礎上進行第一層換填，將準備好的砂石填入路基挖掘區域內，利用壓路機進行振動壓實處理，保證壓實密度在95%以上；進行第二層換填施工，同樣填入砂石，之后利用壓路機進行振動壓實，保證壓實密度在95% 以上；進行第三次換填施工，同樣填入砂石，之后利用壓路機進行振動壓實。在此基礎上進行路基檢測，對檢測結果進行分析，確定滿足施工設計要求。

3.4 開挖換填施工

按照試驗段施工方案，展開市政道路軟土路基砂石換填施工作業，即：

3.4.1 土方開挖。施工人員需要對施工設計要求予以明確及施工流程予以明確，首先恢復道路中線，之后對斷面進行測量，設置標準的道路開挖邊線。在此基礎上利用挖掘機進行土方開挖，將挖掘的軟土直接裝入運輸車內，運輸出施工現場外，如圖2 所示。

圖2 土方開挖施工圖

3.4.2 回填材料的準備。按照相關規范要求，為了保證路基承載力滿足標準要求，采用級配較好的砂石。

3.4.3 測量放樣。采用全站儀測設道路控制邊線和中線，每隔20m 在道路中線上設置一個木樁，并在木樁的頂部設置標記，以便在后續施工中準確查找道路中線的位置。在此基礎上沿著邊樁線進行測量，之后標注標高。

3.4.4 填筑砂石。填筑砂石采用分層回填的方式。施工人員一定嚴格按照施工規范及設計要求來展開填筑砂石施工，比如注意控制砂石換填速度、控制壓路機振動次數和壓實次數，提高砂石填筑施工質量，使之符合標準要求。

3.4.5 攤鋪和碾壓。在攤鋪施工的過程中需要施工人員能夠明確攤鋪高度，自路基兩側開始沿著路基方向進行推土作業，在大致平整的情況下利用平地機進行精準找平。碾壓施的過程中施工人員注意從邊緣向中間進行碾壓作業，保證碾壓均勻且無死角，如圖3 所示。

圖3 市政道路碾壓施工

4 結語

當前市政道路投入運營后，不僅能夠極大程度地滿足人們的出行需求，還能夠為交通、快遞等領域發展創造條件。但在長期使用的過程中，當雨水、生活污水滲入路基，產生軟土路基，相應的市政道路的使用性能就會大大降低。經本文分析，應用開挖換填施工技術來處理市政道路軟土路基，可從根本上改變路基的土質，提高路基的承載力，保障市政道路更加安全、穩固、耐用。