城市道路人工填土路基處理方法的探討

【摘要】城市道路建設中，經(jīng)常需要處理人工填土路基。結合某工程實例，對比分析了三種不同的填土路基處理方法的優(yōu)缺點，結果表明：深層攪拌法處理素填土的設計方案技術上可行，經(jīng)濟上合理，實施效果好，并對該方法的計算、設計、施工注意事項等進行了詳細論述，其經(jīng)驗可供類似項目借鑒。

【關鍵詞】人工填土;城市道路;地基處理;深層攪拌法

1、引言

近年來，由于城市開發(fā)過快，建設中管理不到位，渣土亂堆亂放，形成了大量的多范圍的人工填土路段。回填土具有壓縮性大、強度低和變形穩(wěn)定所需時間長等特性，在后期城市道路建設過程中。一般不能直接作為天然路基使用，需經(jīng)過一定處理?；靥钔谅坊奶幚矸椒ǚN類較多，關鍵在于使處理后的路基滿足道路規(guī)范中強度和變形的要求。

2、工程概況

科園南路為某工業(yè)新城生活區(qū)的一條南北向次干路，道路長約1.2km，路基寬度為26m。其中K0+040-K0+400段路幅右側地塊正在進行開發(fā)，且部分安置房已建，距離道路最近安置房約30m?？茍@南路右側路邊30m范圍內進行過一次地塊整平（場地場平標高約為72m，與道路標高基本持平），造成道路右半幅路基范圍內形成3-10m素填土路基，右半幅路基范圍內為原地面，且形成洼地后受雨水浸泡形成了表層淤泥質軟土。該段路基整體形成半填半挖路基。各土層性質詳見表1、表2，根據(jù)地質勘察報告，該段填土路基未經(jīng)處理不得作為路基持力層。

3、方法探討

3.1換填墊層技術

換填墊層技術在應用過程之中，墊層的作用除了直接提高地基土承載能力之外，回填土形成的墊層材料還可以有效對上覆荷載的應力進行擴散，可以有效減少下臥土層的沉降量。同時，砂礫組成的墊層材料對于下臥軟弱土體的排水固結也有加快作用，從而進一步增強地基土的承載能力。

對于本項目最直接可靠的處理方案是采用換填法。但由于施工期間為雨季，連續(xù)幾個月均有不同程度降雨，在這種情況下，若采用換填法，遇到如下缺點：

（1）將3-10m深的土方挖出運走，且會形成10m高素填土臨時邊坡，為防止垮塌根據(jù)地勘報告，邊坡坡率需1：2，開挖面將非常大，臨時邊坡侵入道路右幅地塊20m，對地塊建設造成影響較大。

（2）軟土外運及填料外借均受天氣影響大。工期較長。

（3）由于開挖面大，造價較高。

（4）根據(jù)《建筑地基處理技術規(guī)范》（JGJ79-2012）規(guī)定：換填墊層適用于淺層軟弱地基及不均勻土層的處理。工程經(jīng)驗及實踐表明，換填墊層的厚度應根據(jù)置換軟弱土的深度以及下臥土層的承載力確定，厚度不宜小于0.5m，也不宜大于3m。

3.2重錘夯實技術

重錘夯實技術也叫做強夯法，是目前我國最為常見的市政道路軟弱地基處理方法之一，運用重錘夯實技術改善軟弱地基土的機理同其他方法有明顯的不同。重錘夯實技術可以有效減少軟弱地基土的壓縮性，同時解決含水量較高的問題，重錘夯實技術的適用范圍十分廣泛，同時也具有施工作業(yè)迅速、成本相對較少等特點，雖然強夯法施工方式簡單，但是對周邊環(huán)境有較大影響。

根據(jù)《建筑地基處理技術規(guī)范》（JGJ79-2012），中規(guī)定：強夯法適用于處理碎石土、砂土、低飽和度的粉土與粘性土、濕陷性黃土、素填土和雜填土等地基。將本項目右半幅高填土挖除部分填土，并就近推填至左半幅低洼路段，路幅整幅范圍內形成5-7m高素填土路基。之后采用強夯整體處理。該方案技術可行，且造價較低，施工周期較短。但已建安置房距離路邊最小距離僅30m，為防止強夯對房屋結構造成影響，不宜采用強夯處理。

3.3 深層攪拌法技術

深層攪拌法加固軟土技術，是利用水泥等作固化劑，通過特制的深層攪拌機械在路基中將軟土和水泥強制拌合，使軟土硬結成具有整體性、水穩(wěn)定性和足夠強度的水泥土。

深層攪拌法由于其特殊的工藝，其優(yōu)點主要有以下幾點：

（1）深層攪拌法由于將固化劑和原地基軟土就地拌合混合，因而最大限度地利用了原土;

（2）可有效地減少總沉降量;

（3）土體加固后重度基本不變，對軟弱下臥層不致產生附加沉降;

（4）施工方便，施工受影響因素較少;

（5）與其他軟土處理技術相比，相對經(jīng)濟。

根據(jù)《建筑地基處理技術規(guī)范》（JGJ79-2012），中規(guī)定：水泥土攪拌樁的施工工藝分為漿液攪拌法（簡稱濕法）和粉體攪拌法（簡稱干法）。適用于處理淤泥、淤泥質土、素填土、軟-可塑粘土、松散-中密粉細砂、稍密-中密粉土、松散-稍密中粗砂和砂礫、黃土等土層。不適用于含大孤石或障礙物較多且不易清除的雜填土，硬塑及堅硬的粘性土，密實的砂類土以及地下水滲流影響成樁質量的土層。當?shù)鼗恋奶烊缓啃∮?0%（黃土含水量小于25%）、大于70%時不應采用干法。

三種處理方案優(yōu)缺點見表4。

綜合比較幾種軟土處理的方案，發(fā)現(xiàn)采用深層攪拌樁有如下優(yōu)點：（1）可有效降低沉降;（2）對附近施工干擾少，周邊單位容易接受;（3）受雨水影響小，較易保證工期;（4）工期短，施工完成后可較快進行下一步的施工。與強夯類似，為減少后期左右半幅路基不均勻沉降，考慮先將右半幅高填土挖除部分填土，并就近推填至左半幅低洼路段，路幅整幅范圍內形成5-7m高素填土路基。之后采用水泥攪拌樁整體處理。因此選用了水泥攪拌樁。

4、水泥攪拌樁設計

（1）樁形式的確定：根據(jù)素填土的含水率最大值為30%，最小值為28.2%，平均值為29.1%，選用水泥漿作固化劑（濕法），水泥摻入比為15%。樁徑選取500mm，梅花型布置，樁距取1.1m。

樁的沉降的考慮：為減少后期左右半幅路基不均勻沉降，考慮先將右半幅高填（下轉188頁）（上接186頁）土挖除部分填土，并就近推填至左半幅低洼路段，路幅整幅范圍內形成5-7m高素填土路基。之后采用水泥攪拌樁整體處理。樁底應伸入路基持力層（粉質黏土④）不小于1m。粉質黏土④承載力好，引起的沉降量不大，水泥攪拌樁樁身的沉降量很小，因此總沉降量滿足道路的要求。

（2）單樁承載力：

由側摩阻力提供的承載力Rp1計算，

Rp1=3.1416×d×L×f

d樁徑，L樁長 f樁周土的平均摩擦力

計算得Rp1=188.5kpa

由樁身強度所提供的承載力Rp2計算

Rp2=η×qu×Ap

η--qu的折減系數(shù)，η=0.3～0.5，本次取0.4

qu--與樁身水泥土配合比相同的室內水泥土試塊，在標準養(yǎng)護條件下90d齡期無側限抗壓強度（KPa）;根據(jù)室內水泥土實驗結果，水泥含量15%時90d齡期的無側限抗壓強度為1600KPa;

Ap--樁截面積（m2），本次Ap=0.196m2

計算得Rp2=125.4kpa

因此取單樁承載力取小值為125.4kpa。

（3）復合地基承載力：

Rsp=m×Rp/Ap+β（1-m）×Rs

Rsp-復合地基承載力（KPa）;

Rs-樁間土地基承載力（KPa）;

m-樁的置換率，為0.187;

β-樁間土承載力折減系數(shù)，樁端為軟土時可取0.5～1.0，樁端為硬土時可取0.1～0.4，本次取0.5;

計算可得復合地基承載力為157.9kpa大于150kpa（設計要求），符合要求。

（4）沉降驗算

容許工后沉降300mm，工后沉降基準期為180月，沉降修正系數(shù)采用1.2

地基的沉降量可按下式計算確定：

St=（ms-1+Ut）*Sc

式中：ms --沉降系數(shù);與地基條件、荷載強度、加荷速率等因素有關，本算例取1.2;

Sc --主固結沉降;

Ut --t時間的地基平均固結強度;天然地基采用太沙基一維固結理論解計算。豎向固結條件下，地基豎向平均固結度。

采用深層攪拌法處理前，地基沉降量為398mm，不滿足規(guī)范要求，采用深層攪拌法處理后，地基沉降量為205mm。滿足要求。

5、質量檢驗

（1）水泥攪拌樁質量檢驗必須由專門的檢測單位進行。

（2）單樁載荷試驗：用于單樁載荷試驗樁的數(shù)量不低于總樁數(shù)的1%，且每個施工作業(yè)點不少于3處，一般應按比例隨機抽取，且分布基本均勻，試驗得到的單樁承載力不得低于設計要求。

（3）復合地基載荷試驗：用于復合地基載荷試驗樁的數(shù)量不低于總樁數(shù)的1%，且每個施工作業(yè)點不少于3處，一般應按比例隨機抽取，且分布基本均勻，試驗得到的復合承載力不得低于設計要求。

結論：

在城市道路建設過程中，人工填土路基非常常見，本文以某實際城市道路人工填土路基為例，對比分析了三種不同的人工填土路基處理方案，結果表明：深層攪拌法具有良好的適應性，理論上完全可行，通過試樁可以確定實際處理效果，該方法既節(jié)省了填土外運的大量費用，同時在施工過程中對周圍環(huán)境影響較小，具有較好的經(jīng)濟和社會效益，可供類似工程參考。

參考文獻：

[1]曹鵬.應用深層攪拌法處理素填土路基[J].山西建筑，2007（33）（21）：136。

[2]《建筑地基處理技術規(guī)范》JGG-79中國建筑工業(yè)出版社2013。

[3]《國家建筑標準設計圖集 城市道路-軟土地基處理》15MR301中國計劃出版社2015。

作者簡介：

羅凱（1988.12-） ，男，漢族，湖南長沙，本科，工程師，主要從事城市道路設計。