城市道路工程中的軟基問題分析

任梅麗

（太原市政建設集團有限公司，山西 太原 030000）

0 引言

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。

1 軟土強度改變原理

一般情況下，軟土地基多為富水狀態，即多為飽和狀態，這些水分存在于軟土內微小的空隙當中，因為土壤內的水分達到飽和狀態，會與土壤形成內部張力，承擔較小的荷載能力。由于重力和壓力的原因，水壓高的地方的水分會流向水壓低的地方，這個過程在滲水性能差的土體當中是一個非常緩慢的過程，但是正是這種緩慢流動性導致土體內部各部分含水量不同，導致土體內部松散不穩定，影響土壤的承載能力。因此軟土處理方法的核心基本原理就在于將原本富含水分的軟土內的孔隙水通過外部施加壓力的方法將土壤壓實，壓縮孔隙水的流動空間，增大土壤緊致程度，提高土體的穩定性以增大承載能力[1]。從以上的原理闡述可以看出，土體內部孔隙水的流動過程是軟土內部松軟、孔隙較大引起的，隨著孔隙水的減少土壤就會變得緊固起來，土壤的承載能力也會隨著變強。因此為了盡快提升土體的承載能力，最好的辦法就是盡快排出內部的孔隙水，防止因為土體的不穩定性造成路基質量問題。目前常用的3 種排水方式如下：①在土體的外部加載較大的外力，增加土體的內部壓力，迫使內部孔隙水向著低壓地方不斷分散，最終達到整體的固化作用。②在土體的內部制造一個負壓區域，迫使富水的部分朝著負壓區域流動，減少內部孔隙水的存在，增強土體的穩定性。③通過滲透作用，添加干燥劑升高土體某個區域的滲透壓，迫使水分朝著濃度高的地方流動（滲透壓高的區域），這種方式很少被采用（因其成本比較高）[2]。

2 城市道路工程存在的軟基問題

2.1 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，更容易會出現不同的沉降及路面開裂現象。根據既往的道路施工經驗，沉降主要與軟土路基的處理方式及效果有關。如施工中不同地段采用的處理方式不同，沉降情況也不盡相同，就會造成路面的不均勻沉降。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[3]。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。

2.2 路基承載力較弱

在市政道路工程施工期間，由于軟土地含水量大而引發的路基不穩的軟土地基問題最為常見。與此同時，由于天然軟土強度較弱，在長期常在壓力下，一旦遭受擠壓震動，均會出現嚴重的路面變形及沉降現象，如行車荷載交通量的變化、地下水位變化等。此外，由于政府部門負責的道路工程，對施工質量標準及要求高，需嚴格按照道路施工設計要求，最大限度避免安全事故發生。

3 軟基施工技術實際應用

3.1 優化軟土路基設計

在具體開展軟土路基設計的過程中，若想確保設計工作可以達到較高水準，就需要確保軟土路基抗變形和綜合承載能力均可以實現有效提升。在設計期間，需要嚴格遵守既定的設計準則，從而使得在外荷載作用下，軟土路基的沉降值和綜合承載能力均可以保持在可控范圍內。軟土路基設計一般需要注重多方面的要點，從而確保其能夠滿足后續的實際使用需求。具體而言：首先，貫徹落實高質量的勘察工作，路面設計荷載等級和形勢車輛交通量相關參數作為標準，明確軟土路基綜合承載能力要求，判斷天然路基承載力能否與設計要求相符合；其次，倘若承載力能夠與設計要求相符合，清表后平整并夯實天然路基達到路基壓實度標準，路基直接投入使用；再次，倘若承載力無法與設計及規范要求相符合，就需要采用相應的施工方法優化軟土路基的抗變形能力與綜合承載能力[4]?；谲浲谅坊辈旖Y果，對軟土路基處理方式的可行性進行分析，在此基礎上選取最恰當的技術方式，這能夠為接下來的軟土路基施工提供可操作性的指導。

3.2 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[5]。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。置換時需要根據土的特性，分層回填，分段填筑、分層碾壓密實，這樣可以強化置換土層的密實度，提高其穩定性。當土層都完成置換后，還要再次進行夯實，使用重型壓實機械，路基土層壓實度達到設計及規范的要求，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導致路面發生病害。

3.3 沉降監測

地表沉降觀測斷面在一般路段宜每100m 布設一處；在跨度大于30m 的結構物的兩端相鄰路堤段，各布設一處，跨度小于30m 時可僅在一端布設；在地基條件差、地形變化大的部位應加密設置觀測斷面。沉降觀測在施工期應每填一層觀測一次；路堤填高達到極限高度之后應每天觀測一次；臨時中斷施工或加載間隙期可3d 觀測一次[6]。

3.4 拋石擠淤

（1）如低洼地段的淤泥比較厚，且這部分淤泥的含水量偏高，積水現場較為嚴重，排水難度大。針對這一情況，經研究后，決定采用拋石擠淤的方法處理，選用不易風化的片石、塊石直徑應當達到30cm 以上。在軟土地基處理現場進行拋填的過程中，當軟土地層平坦，橫坡緩于1:10 時，應沿路線中線向前呈等腰三角形拋填、漸次向兩側對稱拋填至全寬，將淤泥擠向兩側；當橫坡陡于1:10，應自高側向低側漸次拋填，并在低側邊部多拋投形成不小于2m 寬的平臺。

（2）當拋出的片石將大部分淤泥擠出后，可以用粒徑相對較小的石塊，對縫隙進行填充，隨后通過重型壓路機碾壓，提高密實效果。壓實后，在其上鋪設反濾層，并填土。

（3）當全部軟基用片石填筑完畢后，要對填筑高度、攤鋪寬度、夯擊壓實效果加以檢測，看是否達到設計和規范要求。所有檢查項目全部合格后，便可施工下道工序。

（4）在拋石擠淤施工期間，為提高軟土地基處理效果，可采用相應的技術措施降低地基內部的含水率[7]。由于待處理路段周圍積水的存在，導致該路段的土體受到長時間浸泡，從而加劇了軟土地基的惡化速度。處理時，受施工車輛荷載與夯擊設備的反復作用，導致土壤的力學性能下降。為解決這一問題，需要在其上加鋪土工格柵。

3.5 換填軟土方法

此方法常用于軟土層較多地域。一旦市政道路建設施工過程中遭遇軟土層在0.5~3m，即可用換填軟土方法技術進行處理。并且換填軟土法也分為開挖換填、拋石擠淤。在淤泥較多的軟土層地帶經常采用拋石擠淤的換填方法，以便解決市政道路工程排水困難的問題。一般先在路堤低洼位置進行填石排淤，根據軟土地橫坡高度，適當增加石頭數量。此種換填土方法一般能夠滿足市政道路建設的要求和標準且操作簡便。例如，某路段市政道路工程，需采取技術措施處理的軟土地路段為1600m，其軟土層成分黏土和淤泥、土沙質地較多，滲水性差、承載能力不強，壓縮占比較高。所以結合道路工程中的施工設計方案，采取換填土法進行軟土地基填充。首先，選粗砂做填充材料，并進行施工取樣試驗，達到填充要求后做好填充清理工作，在換填施工場地按照比例開挖、驗收，確保排水溝含水量不能過高，并依據具體參數進行軟土層分層填充壓實。其次，進行二次粗砂填平，確保軟土地基的穩定，結合軟土層含水量在填充區域晾曬并再次壓實，測試放樣，之后采用專業儀器對填充指數檢測試驗，如果未達到合格標準，將重新填充軟土地基，從而確保軟土地基的承載能力增強、質量穩定度提升[8]。

3.6 粒料樁復合地基的應用

根據處理軟土地基的十字版抗剪強度大小來選擇不同的樁型，大于15kPa 則選擇振沖置換法，而大于20kPa 則選擇振動沉管法。振沖置換法施工一般可采用振沖器吊機或工施專用平車和泵水。振沖的器功率應與計設的樁間距相適，應樁間距1.3~2.0m 時可采用30kW 的振沖器；樁間距1.4~2.5m 時采可用50kW 的沖振器；樁間距1.5~3.0m 時采可用75kW 的振沖器。起吊機械可用采履帶或輪胎吊機、自行井架式專用平車或抗扭膠管式專用汽車等，吊機的起吊能力宜為10~20t。采用自行井架式專用平車時樁深度不宜超過15m，采用抗扭膠管式專用汽車時樁深度不宜超過12m。水泵口出水壓宜為400~600kPa，流量宜為20~30m3/h，每臺振器沖宜配一臺水泵。振動沉管法施工宜采用振動打樁機和鋼套管。應選用能順利出料和有效擠壓樁孔內粒料的樁尖形式，軟黏土地基一般選用平底形樁尖。振動沉管法成樁可采用一次拔管成樁法、逐步拔管成樁法和重復壓管成樁法3 種工藝。主要用振沖器、吊機或施工專用平車和水泵，將砂、碎石、砂礫、廢渣等粒料（粒徑宜為20~50mm，含量泥不應大于10%）按整平地面→振沖器就位對中→成孔→清孔→加料振密→關機停水→振沖器移位的施工工藝程序進行施工。砂樁宜采用中、粗砂，粒徑大于0.5mm 顆粒含量宜占總質量的50%以上，含泥量應小于3%，滲透系數應大于5mm×10-2mm/s；也可使用砂礫混合料，含泥量應小于5%。碎石樁宜采用級配好、不易風化的碎石或礫石，最大粒徑宜不大于50mm，泥含量應小于5%。制作樁體填料一般就地取材，碎石、卵石、砂礫、礦渣都可使用，但容易風化崩解的材料一般不使用。對填料顆粒級配沒有特別要求，填料最大粒徑一般不大于63mm，粒徑過大不僅容易卡孔，而且會使振沖器外殼強烈磨損[9]。施工前先進行成樁工藝及成樁擠密試驗，打樁宜從中間向外圍或者間隔跳打，鄰近結構物時，應背離結構物的方向施工。

軟基施工應盡早安排，施工計劃中盡量考慮地基所需的固結時間，軟土固結時間越長，工后沉降量越小，對施工質量的幫助就越大，并且在施工過程中進行動態的沉降觀測，及時了解路基動態，及時處理可能發生的問題。

4 結語

綜上所述，軟土地基處理是否科學合理在市政道路工程建設中至關重要，關乎著道路施工的質量、效率、修筑技術、經濟發展及使用年限等。所以，需結合軟土地承載力弱、穩定性能差的特點，因地制宜地使用軟土地處理技術，以此來提升軟土地基的承載強度及施工質量，從而實現建筑工程的經濟效益最大化，推動市政道路工程建筑施工的經濟發展。