城市道路工程中的軟基問題與解決方法

魏承鋒

(廈門合誠工程設計院有限公司，福建 廈門 361006)

在提高城市道路工程水平，強化城市道路安全與質量方面，需要注重對軟基問題解決方法的研究和探索。文章基于對軟基的分析，深入仔細地研究了軟土路基形成的主要原因，并針對目前較為集中的城市道路工程中的軟基問題，提出了可行性的解決措施，包括沉降控制標準、粉噴樁法、軟土處理技術、水泥攪拌樁處理、加載預壓處理法、地基加筋處理法以及排水固結處理法，旨在為應對道路軟基現象，提升道路工程質量水平提供有效的借鑒。

1 軟基分析

城市道路工程中，路基施工是非常重要的環節。路基是道路基礎結構，是道路工程的基礎。在道路施工中，軟基問題應當引起關注。軟基是由軟土形成的路基，由于城市道路承載較大的交通壓力，在車輛等行駛和碾壓過程中，會給路基帶來較大的負載壓力，軟土路基的承載性能較差，會在道路使用過程中出現一系列安全和質量問題，對正常的道路交通秩序造成影響[1]。軟基的結構為軟土，在分析軟基問題時就要從軟土的特點出發。軟土區別于正常土層的最大特點，就是軟土的土壤較為松散，土層密實程度較低，而且很多軟土層含水比例較高，會增加軟土層流動性。在這樣的軟土層條件下，當城市道路在交通負載時，就容易出現路基不穩等情況，如城市道路使用時經常發生的沉降、坍塌等，都與軟基問題有直接關系(見圖1)。

圖1 城市道路軟基分析

2 軟土路基形成的主要原因

軟土路基成因，與施工中措施方法不當或者對施工環境考慮不周有關。在軟土層進行道路施工中，未充分考慮到軟土層對路基的影響，從而在設計和施工中，排水措施缺乏，道路結構設計也不利于排水，造成軟土路基問題凸顯。軟土路基的最大隱患在于，路基強度薄弱，不能夠提供較強的道路使用支持，尤其是當路基含水嚴重時，路基基礎土層流動性加大，路基不穩狀況嚴重[2]。軟土路基形成中，設計結構產生的影響，主要是路基排水性較差，當雨水等積聚在路基周圍時，無法快速有效排出，導致雨水滲透到路基內部。路基排水設計，需要通過對路基結構的有效把握，對路基寬度、傾斜度等予以分析和計算，當不滿足上述排水要求時，就會增加軟土路基沉降和坍塌的可能性。

3 城市道路工程中的軟基問題

3.1 沉降問題

城市道路軟基問題，經過對軟基成因的分析可知，沉降是最典型和最常見的。沉降與道路工程施工有關，在軟基情況下，會出現不同的沉降現象。根據既往的道路施工經驗，沉降與路基層施工步驟和方式有關。如施工中底層先施工，沉降情況也較為嚴重[3]。由于沉降程度不同，給道路路基帶來的實際影響也有所差異，比如有的道路軟基環境中，局部沉降較為明顯，其他部位的沉降狀況較輕。在城市道路路基施工中，由于不同的環境條件會增加沉降控制的難度，因此需要加強軟基處理能力，將沉降問題消除或者控制在安全范圍之內。

3.2 排水問題

城市道路塌陷等問題，主要與道路路基排水不暢有關。由于軟基本身含水性較大，當雨水等水體侵入后，會增加軟基流動性。軟基底層的土層流動后，就會在軟基結構中留下較大的中空位置，這樣的中空體積不斷擴大，最終造成道路路基無法繼續承重，最終導致路面塌陷。排水問題在軟基施工中容易被忽視，但是一旦排水問題得不到解決，會造成道路軟基的影響進一步加劇。排水問題除了與軟土結構有關，往往與道路路基施工技術等也有關。道路并不是僅以路基和路面構成，還包括了路堤結構。路堤雖然是道路的輔助結構，但是在路基排水方面起到的作用不容忽視。路堤與路基相連，路基排水必然通過路堤，因此要正確、規范處理路堤。從道路施工方案、圖紙等角度進行優化，將路基與路堤結構作為一個整體加以研究和分析，為軟基處理施工作業提供依據和參考。

4 城市道路工程中的軟基問題的解決方法

4.1 沉降控制標準

城市道路軟基問題需要引起高度重視，在解決軟基問題時，需要明確軟基控制標準。軟基造成的道路沉降，是道路工程最大的隱患之一。在沉降控制中，需要結合國家出臺的相關政策和指標，并且根據城市道路工程方案、圖紙等，對具體的控制標準予以細化，使其在控制軟基沉降方面起到指導作用。根據國家規范標準，符合道路工程路基標準的沉降范圍，必須嚴格控制在50cm。

4.2 粉噴樁法

城市道路工程施工中，需要基于對軟基的問題解決目的，將施工技術應用于改善軟基的方面。根據對軟基成因的分析，可以歸納出軟基改善的實施方向。諸如軟基問題主要與軟土層性質、含水量等因素有關，在應對施工軟基條件時，可以采用粉噴樁技術，改善軟基土層的性質。軟土層無法基于道路路基較強的支撐，粉噴樁技術則通過對軟土層結構的改善，利用施工機械來強化軟土層。軟土層離散性較大，土層顆粒之間黏合性差，導致土層容易發生流動和偏移。利用粉噴樁方式，用機械設備在軟土層中鉆孔打樁，然后以水泥粉等作為樁孔的填充材料。將這些填充材料噴入樁基孔洞中，然后利用施工攪拌技術，將材料充分攪動。在攪動過程中，不僅材料能夠融合更加充分，提高水泥粉等材料性能，還能夠加強水泥漿等與柱樁周圍軟土層內壁的黏合度。攪拌過程中，由于水泥粉具有較強的吸水性質，當與周圍軟土層直接接觸時，會從軟土層吸收大量的水分，這樣可以促使軟土層含水量明顯降低，對提高路基穩固性有積極成效。水泥粉吸收水分后，形成較容易固定塑型的水泥漿，水泥漿干燥后形成水泥柱樁，可以作為強化和穩固路基的重要結構。粉噴樁技術在城市道路施工中較為常見，尤其是在含水量較大的軟土環境施工中，這種技術方法可以取得較好的效果。

4.3 軟土處理技術

城市道路工程施工中，可以結合具體情況來進行軟土處理。軟土是軟基形成的重要原因之一，在軟土處理中，可以結合軟土體積等要素，進行有效的土層置換。當道路施工時，軟土層體積不大時，這種處理技術是較為高效的，而且能夠較為徹底解決軟土的影響。城市道路工程中，面對施工環境條件不同，某個路段遇到軟土條件時，可以將該路段的土層，按照路基設計和施工要求進行置換。置換軟土層時，需要對路基寬度、深度等按照圖紙進行測量和標記，然后利用土方挖掘機械，將該區域軟土層挖掘出來。挖出的軟土及時進行清運，避免進入到基坑中造成置換效果的影響。置換軟土的關鍵在于置換的土層，強度、穩固度都要嚴格符合道路施工要求，避免工程施工效果達不到預期。在軟土處理技術實施中，對取代原有軟土層的土壤需要經過嚴格的檢測和判斷，確認其性質符合路基施工標準后，可以進行置換施工作業。置換時需要一層一層推入硬土，每推入一層要進行夯實操作，這樣可以強化置換土層的密實度，提高其穩固性。當土層都完成置換后，還要再次進行夯實，通過專門的道路夯實機械來回碾壓，讓路基土層強度更好，均勻性更加，而且這樣的夯實碾壓還能夠提升路基性能，防止道路后續使用中路基出現沉降。

4.4 水泥攪拌樁處理

軟基改進施工中，可以通過在軟基結構中，增加一個穩固結構，讓軟基性質發生改變。水泥攪拌樁技術，是通過在道路工程軟基中，利用攪拌樁對軟土結構予以改善，將水泥等用于加固路基的方法。水泥攪拌樁技術實施中，需要注重兩個關鍵點，也就是水泥配比材料以及施工操作方法。水泥用于路基攪拌樁施工中時，并不是單純地將水泥作為樁基材料，而是需要在水泥中配比砂石等，這樣能夠改變水泥性能，提高水泥攪拌樁的強度。由于水泥在攪拌樁灌注后，會逐漸固化凝結，水泥攪拌樁成為路基結構的一個組成部分。攪拌樁會對軟基形成應力作用，如阻擋軟基變形。當軟基結構發生變時，變形產生的應力與水泥柱樁的應力可以抵消，實現了對軟基的固定作用。軟基承載負荷性較差，水泥攪拌樁還能夠分擔這種道路外力。當道路承載交通壓力時，壓力通過路面和路基傳遞到水泥樁，這些較大的外力有多個水泥攪拌樁分擔后，對軟基的作用力就明顯減少，道路負載力對軟基的影響和破壞也大大降低，從而確保了路基的穩固與安全，同時也能夠延長軟基使用壽命。

4.5 加載預壓處理法

城市道路路基設計中，需要對整個道路使用時的最大承載范圍予以確認，并基于這個承載范圍的最大值進行路基強度設計。由于軟基無法達到相關要求，一般需要增加路基結構，提高路基頂面性能。路基頂面與路面銜接，路面作用力會直接作用于路基頂面，軟基頂面無法承載負荷時，就會逐漸發生變形、偏移，造成沉降、塌陷等問題。在加載預壓處理技術中，可以通過對道路承載的科學合理計算，對路基需要承載的最大應力做出準確判斷，并以此為依據來增強路基頂面的性能。路基頂面施工時，按照最大承載力進行預壓加載，也就是在路基施工中就考慮到后續的強度要求，從而模擬真實的道路壓力，檢測路基是否出現變形和沉降等現象。加載預壓技術，能夠在道路路基施工過程中，就隨時發現軟基問題并予以改進。路基加載預壓時，軟基如果出現沉降，則要求施工單位對沉降后的路基進行填充和夯實，然后再次進行加載預壓，直至道路路基不再發生沉降和其他變形。由于這種技術可以較好防范軟基沉降對道路施工的影響，可以在路基施工中結合其他技術使用，提高軟基處理效果。

4.6 地基加筋處理法

軟基處理過程中，針對軟基造成的地基變形等情況， 需要采用有效的強化措施。地基加筋技術，是在傳統地基結構中，采用鋼筋技術來增強受力層的性能， 使其能夠具有較強的抗變形能力，從而防范軟基沉降情況出現。軟基結構在承載性方面有嚴重缺陷，但是鋼筋具有較強的變形恢復性能，即便鋼筋受到較大作用力出現變形，也能夠基于鋼筋本身的彈性快速恢復如初。 地基加筋處理技術，就是在軟基施工條件下，在路基施工中增加鋼筋結構。路基主要以混凝土結構為主， 鋼筋可以與混凝土結合使用。路基加筋在混凝土層上進行加鋪，鋼筋加鋪時需要進行必要的設計。一般為了保證鋼筋受力均勻，可以采用網絡方式的加筋措施，也就是鋼筋保持橫縱兩個方向，這樣可以確保鋼筋受力在90°角方向趨于平衡，避免鋼筋局部受力過大造成的永久性變形或者變形程度過大問題。

4.7 排水固結處理法

道路軟基中的排水問題較為突出，在排水結構的改進方面，需要采用排水固結技術予以處理。軟基排水效果，與路堤設計有關。路堤是道路的重要結構之一，路堤位于道路路基兩側，起到道路路基穩固作用的同時，對路基排水有直接影響。道路路基排水過程中，水體需要滲透路堤才能夠有效排出，這就需要對路堤設計和施工加以控制。軟基道路的路堤，應當具有更強的排水性，這樣才能夠確保含水量較高的軟基，能夠將積水快速排出，避免造成路基土層流動問題。排水固結技術，利用了路堤材料和結構。在路堤底層采用滲水性較強的細沙，細沙與其他土層相比，由于細沙顆粒空隙較大，水體流經細沙時不會受到較大阻礙，也就防止了水體積聚在路基部位。排水固結技術的實施關鍵，在于對細沙層的施工控制上。細沙層的厚度與排水性有關，細沙層越厚，滲水性越強，但是考慮到城市道路實際情況以及施工設計，一般來說砂層厚度在1m左右為佳。在該軟基技術實施中，還要考慮到砂層的流失等問題。砂石流失性較大，如果不對路堤砂層進行保護，道路長時間使用的過程中，砂層也會隨著排水流動，細沙會被沖上路面或者流失，對軟基處理施工產生不利影響。在施工時，可以考慮在路堤砂層表面增加碎石、黏土層，該層能夠保護砂層，延長砂層排水能力。

5 結 語

城市道路工程中，軟基問題需要引起關注。軟基對于城市道路的安全與質量有較大影響。很多城市道路出現的沉降、塌陷等情況，最終都可以追蹤溯源到軟基問題上。軟基問題的處理，需要從道路施工技術和方法上進行優化和完善。隨著軟基問題的凸顯，在施工技術層面也進行了有效的改進，將軟基情況予以改善，消除軟基因素對路基性能的干擾，應對軟基帶給道路工程施工的挑戰，為城市道路交通基礎建設提供有力支持，這是道路工程發展的重要任務之一。