公路與城市道路工程路基施工中軟土地基施工技術剖析

年 豐

寧夏正道機械工程有限公司

公路與城市道路工程路基施工中軟土地基施工技術剖析

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我國面積遼闊，地形地質復雜，因此在道路工程施工建設過程中，軟土地基項目工程經常遇到。軟土是天然強度低、抗剪能力差、含水量高、透水性小、壓縮性高、不均勻的黏土物質及淤泥質土。軟土地區(qū)路基的主要破壞形式為沉降過大引起路基開裂，在較大荷載作用下，地基容易發(fā)生整體剪切或局部剪切，造成路面沉降和路基失穩(wěn)，孔隙水壓力過載(來不及消散)，剪切變形過大，會造成路基邊坡失穩(wěn)。因此，為了保證工程質量和提高安全性，需加強對軟土地基施工技術的研究。本文將從以下幾個方面對如何進行軟土地基的施工技術處理進行闡述。

道路工程；軟土地基；施工技術

引言

軟土地基簡稱軟基，在道路等工程中較為常見，其主要指的是含有大量軟土成分，且摻雜一定量粉砂或粉土等土質的復合型地基，這種地基的強度很低，具有較強的可塑性，無法為工程施工提供足夠的承載能力。如果施工中未對軟基進行有效的處理，將有可能引發(fā)沉降﹑塌陷降等不良現(xiàn)象。然而，由于軟基形成原因與作用機理存在較大的差異，所以施工過程中對于軟基的處理具有很大的難度，這也成為道路路基施工中的一個難點，所以施工時必須對此給予高度的重視，結合軟基特點與工程實際情況，制定行之有效的軟基處理措施。

1 道路路基施工中軟土地基的特點

1.1 天然強度低

抗剪強度低軟土多屬近代水下細顆粒沉積土，其天然排水抗剪強度小，有效內摩擦角僅為幾度甚至接近于零。在荷載作用下，如果軟土能夠充分排水固結，則其強度將得到明顯的改善。

1.2 含水量高

軟土地基中最為明顯的一個特點就是其含水量特別高，其含水量介于30%至70%之間，其原因是軟土的成分主要由粘土粒和粉土粒組成，并含少量有機質，含有的礦物晶體細，在水的吸附作用下形成水膜，由可塑狀態(tài)轉為半固體的軟塑狀態(tài)或流塑狀態(tài)，給工程施工帶來極大的威脅。

1.3 透水性差

軟土土壤固結的速度較之其他土壤的速度較慢，在滲透過程中，即使負載重量大，其滲透能力依然很小，土壤固結速度依舊緩慢。若是土壤富含有機物質，土壤會出現(xiàn)很多氣泡，氣體會充斥整個土壤的排水毛細孔道，使軟土滲透能力變得更低，不能滿足地基施工的強度要求。

1.4 壓縮性高

壓縮性系數為0.005-0.02，壓縮模量Es＜4MPa，在垂直壓力的作用下路基的沉降量很大。

1.5 不均勻性

由于沉積環(huán)境的變化，粘性上層中局部常夾有厚薄不等的粉土(砂)和雜土，使水平和豎向分布有所差異，作為地基則易產生不均勻沉降。

2 軟土地區(qū)對路基的基本要求

2.1 路基的整體穩(wěn)定性。在天然的軟土路基上修筑路堤，當路堤填筑高度較高時，產生的填土附加荷載如超出軟土地基的承載力，就會造成路堤沉陷，則必須對地基采取加固措施，才能保證路堤的在不利的環(huán)境條件下具有足夠的整體穩(wěn)定性。

2.2 路基變形量的控制。路基在自重和車輛荷載作用下會產生變形，如地基軟弱，填土過分疏松或潮濕時，所產生的沉降或固結﹑不均勻變形，會導致路面出現(xiàn)過量的變形和應力增大，促使路面過早破壞并影響行車舒適性。因此，盡量控制路基﹑地基的變形量，才能給路面以堅實的支承。

2.3 軟土地基的路堤，即使?jié)M足穩(wěn)定性要求，不發(fā)生滑塌，但施工過程中以至填筑完成后，由于軟土壓縮性大，軟土地基在路堤自重的作用下也會產生沉降，這種沉降在相當長的時間內持續(xù)，對路面的縱橫斷面產生影響，難以保證其平整性，引起路面結構的破壞。

3、軟土地區(qū)路基處理施工。

軟土地區(qū)路基處理施工，需要解決的問題是可能出現(xiàn)的路基沉降﹑失穩(wěn)和路﹑橋沉降差過大。

3.1 原地面處理

軟土地基應根據軟土的物理力學性質﹑埋層深度﹑路堤高度﹑材料場地條件﹑道路等級等因素分別采取置換土﹑拋石擠淤﹑堆載預壓﹑反壓護道﹑砂石及灰土墊層﹑土工織物﹑砂樁﹑粉噴樁﹑深層攪拌加固等措施進行處理。如各項處理措施配合使用，其效果會更好。

3.2 路堤填筑

3.2.1 路堤填筑前，應排除地表水，保持地基干燥。

3.2.2 在路﹑橋銜接部位，路基與錐坡填土應同步填筑。填料宜采用滲水性材料，分層碾壓厚度應控制在20-30cm左右。

3.2.3 軟土地段路基應提前安排施工。路堤完成后應留有沉降期。修筑路面結構之前，路基沉降應基本趨于穩(wěn)定，路基固結度應符合要求。

4 道路路基工程施工中軟土地基施工技術

4.1 表層處理法

對軟土地基進行表面處理是道路路基軟土地基施工的基礎環(huán)節(jié)，即通過采用針對性的施工方法對軟土地基表層進行處理，使其初步滿足施工要求。對軟土地基進行表層處理主要有以下幾種：

4.1.1 表層排水法。表層排水法是在路基填筑前，在地面開挖排水溝，以排除地表水，同時降低地基表層的含水量，確保施工機械的作業(yè)條件。為了使開挖水溝在施工中發(fā)揮盲溝的作用，常用透水性良好的砂礫回填。水溝布設應考慮地形和土質情況，保證排水通暢。

4.1.2 地基加筋法。為了防止軟土地基出現(xiàn)形變和不均勻沉降等不利于工程質量的情況，在施工中可以考慮用土工布或土工格柵來鋪設軟土地基，形成加筋地基，地基加筋后使路基填土載荷達到相關要求，并有效增強地基承載能力，提升軟土地基的整體穩(wěn)定性；

4.1.3 砂墊層法。砂墊層法是在軟土地基頂面鋪設的砂墊層作為軟土層固結所需的上部排水層，以加速沉降的發(fā)展，縮短固結的過程。一般用于軟土距地面不深且厚度薄時，不必采用深層處理或僅用堆載加壓即能使其達到沉降穩(wěn)定。砂墊層的作用是為了加固地基和增強排水。砂墊層可作為路堤內的地下排水層，以降低堤內水位，改善施工時重機械的作業(yè)條件。砂墊層要求級配良好，同時又應注意其厚度和鋪設位置。

4.1.4 穩(wěn)固劑表層處理法。穩(wěn)固劑表層處理法是用石灰﹑水泥等穩(wěn)定材料，摻入軟弱的表層地基中，改善地基的壓縮性和強度特征，以降低地基中的含水量，增加土體強度，達到固化土體的目的，保證機械作業(yè)條件，提高路堤填土的穩(wěn)定及壓實效果。軟土地基表層處理厚度應根據軟土的物理力學性質而定，一般為0.3～0.6m為宜，過薄則效果差，過厚則不經濟。

4.2 換填法

換填法是將路基范圍內的軟土挖除，用穩(wěn)定性好的土石回填。當軟土距地面近，厚度較薄，甚至地面上有魚塘或稻田，往往表面有腐泥，可直接將這些腐泥﹑軟土挖除，換填天然砂礫或適宜材料消除隱患。換填法按排淤方式可分為開挖換填法﹑拋石擠淤法2種。

4.2.1 開挖換填。開挖換填在一定范圍內，把影響路基穩(wěn)定性的軟土用機械挖除，用無侵蝕作用的低壓縮性散體材料置換，并分層壓實。按軟土的分布形態(tài)有全斷面開挖開挖換填和局部開挖換填。開挖的深度和邊坡根據土的抗剪強度﹑路堤填筑高度由設計或現(xiàn)場實際情況確定。開挖換填所用填料一般有灰土﹑砂卵石﹑天然砂礫﹑碎石及性能穩(wěn)定的工業(yè)廢渣。

(1)換填石灰土。換填石灰土一般用于不滲水路基，土料就地取用粘性土打碎過篩，石灰消解后其粒徑不大于10mm；灰土配合比根據試驗確定，一般為3：7。拌合時根據氣候和土的濕度適量澆水，拌好的灰土均勻，含水量以用手緊握灰土成團，用手指輕捏即碎為宜。鋪設前，應將基底碾壓數遍，鋪土應分段分層碾壓。鋪上的灰土當日應碾壓完成。

(2)換填砂﹑卵石﹑天然砂礫。所用的材料宜為級配良好﹑質地堅硬的中粗砂﹑卵石或天然砂礫，不含草根雜物。換填每層松鋪厚度為20～30cm，施工時控制最佳含水量。

(3)換填碎石﹑工業(yè)廢渣。換填碎石或工業(yè)廢渣是目前應用較多的一種地基加固方法。碎石和工業(yè)廢渣有足夠強度，變形模量大，穩(wěn)定性好，地基固結快，處理后的路基沉降能達到穩(wěn)定要求。

4.2.2 拋石擠淤。拋石擠淤是在路基底部拋設一定數量的毛石，將淤泥擠出基底范圍，提高地基的強度。這種方法施工簡單﹑迅速﹑方便。主要適用于常年積水的洼地，排水困難，泥炭呈流動狀態(tài)，厚度較薄，表層無硬殼，毛石能沉達底部的泥沼軟土。拋投片石的大小，隨泥炭或淤泥的稠度而定，拋投的順序應先從路堤中部開始，中部向前突進后再漸次向兩側擴展，以使淤泥向兩側擠出。當軟土或泥沼底部有較大的橫坡時，拋石應從高的一側向低的一側擴展，并在低的一側多拋一些毛石。毛石拋出水面后，應用重型壓路機碾壓密實，并在其上鋪上嵌縫料，再行填筑路基土。

4.3 強夯法

在道路路基施工中，針對濕陷性黃土軟土地基的處理，可以采用強夯擠密法進行處理。濕陷性黃土土質較均勻，結構疏松，孔隙發(fā)育，存在大量節(jié)理和裂隙，在受水侵濕的作用下產生路基變形﹑凹陷﹑開裂，道路邊坡崩塌，剝落，道路結構內部易被水沖蝕成洞或暗河，采用強夯設備夯實擠密效果顯著，壓縮土顆粒間隙，減小附加下沉，且強夯擠密法具有設備簡單，施工速度快，因地制宜，就地取材的特點，被廣泛應用。還有一種方法為強夯置換法，對于厚度小于6米的軟粘土層采用強夯置換法處理，邊夯邊填碎石等粗粒材料，形成深度為3-6米，直徑2米左右的碎石樁體與周圍土體形成復合地基來加固軟基，同時，強夯法造成的振動﹑噪聲等公共危害比較大。

4.4 排水固結法

排水固結法是在天然軟土地基表層設置砂墊層等水平向排水體，在地基中設置沙井等豎向排水體，然后加載預壓，使土體的空隙排水，逐漸固結，地基發(fā)生沉降，同時強度逐步提高。排水固結法具有節(jié)省土方﹑少占農田﹑經濟有效等特點，可用于加固較軟地基，特別適用于路堤高度大于極限高度或農田地段和填料來源困難的情況。在天然土層的水平排水性能較差垂直向較好，或軟土存在有連續(xù)薄砂層時，采用此法較好。

4.5 復合地基法

粉噴樁﹑旋噴樁。它是用水泥作為固化劑，通過深層攪拌機械，在地下深層將水泥漿液或粉體經攪拌后通過化學和物理作用形成的樁體。并與樁周的加強土體形成復核地基，以增加地基承載力﹑壓縮模量和抗剪力，可承擔外部較大的荷載。他們具有施工速度快﹑加固深度大﹑效果好﹑對周圍環(huán)境污染小等特點，目前較多用于道路結構物及結構物與路堤過度地段地基處理施工，尤其是工期緊迫，要求限期通車的地段。

復合地基法比之前幾種方法施工時間更快，效果更好，但由于動用機械多，使用材料貴，相應造價也高。故只要時間允許的情況下，通過其他方法能夠使地基滿足要求，盡量少用復合地基。

5 在軟土地基施工技術的運用中應注意的方面

5.1 注意道路的等級和交通量

在軟土地基的施工技術的運用中應該注意的問題有很多，首先就是要根據施工道路的等級和交通量來確定軟土地基的處理技術標準，不同等級的道路在建設的過程中也有不同的要求。對于一般道路，就應該采取因地制宜的處理措施，例如，對于具有一般過濕黏性土地基，就可以采取翻挖晾曬﹑分層實壓的施工技術，這樣可以充分發(fā)揮黏土的特性，形成較為堅固的路基結構。在對等級比較高的道路進行施工的過程中，就應相對應的采用工藝性比較高的處理方式，這樣可以有效的避免工程在建設完成后出現(xiàn)嚴重的質量問題。

5.2 根據現(xiàn)場實際情況結合設計要求對不同路段使用不同的施工技術

由于軟土地基施工所處的環(huán)境不同，不同路段所處的環(huán)境也不盡相同，地基土質的密度﹑強度和穩(wěn)定性也會有所不同，在施工過程中，由于環(huán)境不同，使得對道路的承載能力﹑性質的要求也不同，所以在施工時，應該對每個路段進行具體分析，制定相應的施工方案，還要根據施工具體狀況在不同路段之間制定相應的技術措施進行控制，以保證整體工程的施工質量。

6.結語

綜上所述，道路施工遍及全國各地，軟土地基處理是道路工程施工中必須重視的施工環(huán)節(jié)，因其施工水平極大地影響著道路工程的施工質量，軟土地基若對其處理不當，勢必會在使用中出現(xiàn)路基沉降以及路面塌陷等問題，影響道路的正常使用，威脅到車輛及行人的生命財產安全。縱觀多年來對道路軟基處理的施工，圍繞解決路基沉降及路橋連接處跳車現(xiàn)象，先后嘗試運用了多種方法，從單一的地基處理技術走向因地制宜，各種方法綜合使用。但地基處理不可能完全消除后續(xù)沉降，路堤高度是影響工后沉降的重要因素，地基條件是影響地基處理效果的主要因素。因此，還需要我們在以后的路基處理施工實踐中繼續(xù)總結經驗，以探求更好，更先進的軟基處理方法。

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[3] 丁士昭.市政公用工程管理與實務.全國一級建造師資格考試用書，第四版.

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