道路路基設(shè)計(jì)中的軟基處理分析

郭敏權(quán)

湖北建科國(guó)際工程有限公司珠海分公司 廣東 珠海 519000

引言

由于社會(huì)的進(jìn)步發(fā)展和人民生活的水平提高，對(duì)于基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)需求也在逐步增加質(zhì)量要求，運(yùn)輸部門的高速發(fā)展和優(yōu)越良好的道路出行條件，對(duì)社會(huì)生產(chǎn)力和人民生活有著較大影響力。并且如今道路設(shè)計(jì)已經(jīng)直接影響到人民的穩(wěn)定生活和生命財(cái)產(chǎn)安全。此外，道路的建筑設(shè)施也體現(xiàn)了整個(gè)城市自身的潛力所在和經(jīng)濟(jì)發(fā)展。優(yōu)質(zhì)的道路越來越被認(rèn)可，道路建設(shè)項(xiàng)目的實(shí)施是相對(duì)安全的，但各種制約制度繁多，維修建設(shè)中仍會(huì)出現(xiàn)很多困難所在。道路的修建需要對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)考察，并進(jìn)一步探究分析其中實(shí)施可能存在的問題和需要注意的地方。

1 軟土地基施工原則

軟土地質(zhì)具有土質(zhì)松軟易沉降，土層的重力承受能力較弱等缺陷，尤其是在施工中難以保持穩(wěn)定的強(qiáng)度和應(yīng)力效果時(shí)，容易導(dǎo)致地基出現(xiàn)裂痕、坍塌等情況。軟土地基在項(xiàng)目使用過程中，受到外力作用更容易變形，給交通造成安全隱患。軟土地基施工要重視天氣，在施工期間應(yīng)當(dāng)盡可能規(guī)避陰雨天施工。陰雨天施工會(huì)導(dǎo)致大量雨水滲入到軟土層中，軟土層在潮濕情況下進(jìn)行地基施工，會(huì)增加地基變形的隱患。軟土地基施工還要注重土層結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的增強(qiáng)，采用有效的技術(shù)手段，提高軟土地基應(yīng)力，從而可以保持地基具有較好的抗力。施工中應(yīng)當(dāng)做好地基防滲措施，可以較好應(yīng)對(duì)軟土易沉降的缺陷。

2 剪切強(qiáng)度相對(duì)較差

與其他的土層相比對(duì)可以發(fā)現(xiàn)，軟土地基的土壤顆粒縫隙尤為巨大，從而大大降低了道路地基工程的承載強(qiáng)度以及剪切強(qiáng)度。目前許多城市的交通工具數(shù)量不斷增加，道路工程的負(fù)擔(dān)也在逐漸增加。因此在這種情況下，道路保護(hù)工作將面臨巨大的壓力，嚴(yán)重影響道路的穩(wěn)固狀態(tài)和安全性能[1]。

2.1 軟土地基的流動(dòng)性較強(qiáng)

在長(zhǎng)時(shí)間的重力和承載重壓作用下，軟土地基會(huì)逐漸產(chǎn)生位移和變形的情況，尤其是在道路施工過程中，軟土加固技術(shù)不夠成熟，就會(huì)出現(xiàn)一定的流動(dòng)情況。從而導(dǎo)致出現(xiàn)道路承重過大或者道路超載時(shí)，就很容易引發(fā)坍塌的危險(xiǎn)。損壞道路質(zhì)量，降低道路使用壽命，更有甚者會(huì)引發(fā)交通事故對(duì)城市建設(shè)帶來?yè)p害。

2.2 使用軟土地基建設(shè)城市道路的危害

因?yàn)檐浲恋鼗膬?nèi)部空間比普通路基大，并且軟土地基的整體穩(wěn)定性差從而使得其承載能力也較差。其次，軟土地基的壓縮系數(shù)大非常容易使其內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生變形。如果施工單位不能就軟土層的問題尋求到有效的解決辦法，必定會(huì)將許多安全問題通過道路工程施工過程暗藏進(jìn)城市道路中。

3 道路路基設(shè)計(jì)中的軟基處理分析

3.1 軟基處理的目的

道路軟土路基經(jīng)處理后，使用期內(nèi)不發(fā)生較大的沉降和不均勻沉降，路面結(jié)構(gòu)完整和車輛行駛平穩(wěn)、安全、舒適。同時(shí)，路基在施工期和使用期間不發(fā)生局部或整體破壞。

3.2 軟基處理方法介紹

常用的處理方法有強(qiáng)夯加固、淺層軟基處理與深層軟基處理等。

3.2.1 強(qiáng)夯加固。強(qiáng)夯法即強(qiáng)力夯實(shí)法，又稱動(dòng)力固結(jié)法。是利用大型履帶式強(qiáng)夯機(jī)將約10～30t的重錘從8～30m高度空中自由落下，對(duì)地基進(jìn)行強(qiáng)力夯實(shí)工作，提高地基的承重力和壓縮模量，并形成比較密實(shí)和均勻的地基成形，在地基達(dá)到一定深度內(nèi)改變了地基土的孔隙密集分布[2]。

其特點(diǎn)是：可使用工地常備簡(jiǎn)單設(shè)備；操作簡(jiǎn)單；施工工藝、適用廣大范圍土質(zhì)，加固夯實(shí)效果顯著，可取得較高的承載力，一般地基強(qiáng)度可提高3～5倍；加固影響深度可達(dá)4～10m；壓縮性可降低4～10倍，施工效率高，施工速度快，節(jié)省加固原材料；較換上回填和樁基可縮短工期一半；施工費(fèi)用低，節(jié)省投資，比換土回填節(jié)省一半左右的費(fèi)用，與預(yù)制樁加固地基相比，可節(jié)省大約50%～70%投資等。

3.2.2 淺層軟基處理。如若泥沼或者軟土厚度小于2m，可以選擇換填軟土的地基處理方法，也可以分層回填之后進(jìn)行碾壓加固，也可以結(jié)合加筋法進(jìn)行處理。拋石擠淤的處理方法比較適合應(yīng)用在淺層軟基處理中，其處理技術(shù)也更為經(jīng)濟(jì)。

3.2.3 深層軟基處理。深層軟基處理方法主要有：堆載預(yù)壓法、真空聯(lián)合堆載預(yù)壓法、深層水泥攪拌樁復(fù)合地基、素砼樁復(fù)合地基和PHC管樁復(fù)合地基，下面對(duì)這些處理方法進(jìn)行詳細(xì)介紹。

3.2.4 堆載預(yù)壓。在軟土地基中插入豎向排水體（塑料排水板或袋裝砂井），通過堆載荷載預(yù)壓，孔隙水通過豎向排水體排出，加快土體固結(jié)，從而提高地基土的性能。

3.2.5 堆載預(yù)壓法的優(yōu)點(diǎn)。

3.2.5.1 通過堆載預(yù)壓后，地基土固結(jié)并形成硬殼層，運(yùn)營(yíng)期沉降均勻。

3.2.5.2 由于土體性質(zhì)得到改善，在城市道路工程中，管線支坑開挖時(shí)不會(huì)產(chǎn)生滑塌，保證施工安全，降低造價(jià)。

3.2.5.3 堆載預(yù)壓工法造價(jià)低廉。

3.2.6 堆載預(yù)壓法的缺點(diǎn)。

3.2.6.1 該法施工工期長(zhǎng)，沉降收斂慢，堆載期一般為12個(gè)月，若在雨季施工，由于本地區(qū)降雨量大，影響堆土速度，施工周期甚至更長(zhǎng)。

3.2.6.2 該法需要大量的堆載土，堆載土的厚度一般不低于5m，土方來源困難，達(dá)到卸載要求后，還需卸載，棄土也是個(gè)問題。

3.2.6.3 由于堆載高，容易發(fā)生失穩(wěn)，有時(shí)需要設(shè)置反壓護(hù)道。

3.2.6.4 堆載荷載施加時(shí)，應(yīng)分級(jí)施加。雨季施工時(shí)，堆載速度受到影響，進(jìn)一步延長(zhǎng)工期。

適用范圍：深層攪拌施工法適用于處理包括淤泥、淤泥質(zhì)土、粉土、砂性土、泥炭土等各種成因的飽和軟黏土，含水量高且地基承載力的標(biāo)準(zhǔn)值不可大于120kpa的黏性土性地基。對(duì)泥炭土或地下水pH值較低、有機(jī)質(zhì)含量高的黏性土，宜通過實(shí)驗(yàn)確定其適用性。

處理深度：水泥土強(qiáng)度一般不高。水泥攪拌樁對(duì)于樁徑不小于0.5m，水泥攪拌含量一般為12%～20%，對(duì)于珠海地區(qū)，一般處理深度為15m，若處理更深，則需采用直徑80cm和100cm的大直徑水泥攪拌樁，處理深度可達(dá)到25m。

該工法技術(shù)基本成熟，但是處理淤泥層時(shí)施工過程質(zhì)量不易控制，水泥含量不高，水泥土強(qiáng)度低，樁身容易被壓壞。

3.2.7 素混凝土樁。該方法基本原理為：素砼樁樁身具有較高的強(qiáng)度和剛度，樁的側(cè)摩阻力可以全長(zhǎng)發(fā)揮，較深的相對(duì)硬層也可將荷載傳遞。工程施工時(shí)對(duì)樁間土有擠密作用，較大幅度提高地基減少沉降和承載力[3]。

素砼樁工法技術(shù)成熟，處理效果好，效果佳，但處理深度超過25m時(shí)造價(jià)較高。適用范圍常用于人工填土、加固黏性土，黃土、粉土、淤泥質(zhì)黏土等地基。

3.3 管樁

管樁復(fù)合地基適用于處理黏性土、黃土、粉土、淤泥質(zhì)土、松散或稍密砂土及素填土等地基。管樁常用的樁型為PHC樁或PTC樁對(duì)等，其樁身要求強(qiáng)度高，樁體質(zhì)量要求有保障，在處理深厚軟土有其獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。

管樁在城市道路軟基處理中，該施工法由于樁的間距有些大，污水處理管線地基還要應(yīng)結(jié)合采用傳統(tǒng)水泥攪拌樁復(fù)合地基完成處理。

3.4 軟基處理方法比較

軟基處理方法，首先要選擇主要與軟土的物理力學(xué)指標(biāo)、上覆回填土松散的程度、軟土層深度標(biāo)準(zhǔn)、軟土層的摻雜的程度及重要地質(zhì)程度、各種處理方法的適用條件、及周邊建筑物的分布情況和工期時(shí)間長(zhǎng)短等因素有關(guān)。

表1 軟基處理方法比較表

3.5 軟基處理方法選擇

3.5.1 對(duì)于場(chǎng)地空曠路段，優(yōu)先推薦處理效果好，造價(jià)低的排水固結(jié)法，當(dāng)項(xiàng)目地區(qū)土方缺乏時(shí)，堆載預(yù)壓處理需要大量土方且工期長(zhǎng)，處理效果不如真空聯(lián)合堆載預(yù)壓，因此場(chǎng)地空曠路段推薦采用真空聯(lián)合堆載預(yù)壓處理。

3.5.2 與現(xiàn)狀道路銜接段，若采用排水固結(jié)法容易使得現(xiàn)狀道路及管線破壞，推薦采用復(fù)合地基處理。當(dāng)場(chǎng)地淤泥層深度均在25m以內(nèi)，水泥攪拌樁復(fù)合地基造價(jià)較素砼樁和管樁復(fù)合地基，其水泥攪拌樁為柔性樁，樁間距小，容易與樁間土形成復(fù)合地基，造價(jià)方面水泥攪拌樁也較素砼樁、管樁低，管線也無須單獨(dú)處理，可進(jìn)一步降低造價(jià)，因此與現(xiàn)狀道路銜接段推薦采用水泥攪拌樁復(fù)合地基。對(duì)于淤泥層深度小于15m路段，推薦采用D60cm水泥攪拌樁，對(duì)淤泥層厚度大于15m路段推薦采用D80cm水泥攪拌樁復(fù)合地基。

3.5.3 當(dāng)項(xiàng)目有橋梁時(shí)，橋臺(tái)兩側(cè)橋臺(tái)臺(tái)后引道填土較高時(shí)，工后沉降控制嚴(yán)格。為加強(qiáng)臺(tái)后路基穩(wěn)定性和橋臺(tái)的穩(wěn)定性，推薦采用格柵式水泥攪拌樁，并在格柵式水泥攪拌樁中插打攪拌樁與格柵式水泥攪拌樁一同形成復(fù)合地基減小臺(tái)后引道工后沉降[4]。

4 結(jié)束語(yǔ)

針對(duì)道路路基設(shè)計(jì)在日常工作中可見的軟基處理技術(shù)，我們應(yīng)針對(duì)方法是根據(jù)具體的地質(zhì)情況，來取納最見效的、最具針對(duì)性的處理手段和方法，不斷創(chuàng)新并完善現(xiàn)有的施工技術(shù)開發(fā)，保證順利推進(jìn)道路工程的項(xiàng)目，促進(jìn)我國(guó)道路交通事業(yè)的健康綠色發(fā)展。