市政道路軟土路基穩(wěn)定性處理方案研究

鄭杏君 李寶林 張強(qiáng)飛

1.杭州瑞泉建設(shè)有限公司 浙江 杭州 310000

2.浙江中鐵科工程咨詢(xún)有限公司 浙江 寧波 315100

市政道路工程是各個(gè)城市的基礎(chǔ)性工程，市政道路的質(zhì)量、壽命、安全性歷來(lái)社會(huì)各界關(guān)注的焦點(diǎn)。軟土路基作為市場(chǎng)道路工程中非常常見(jiàn)的一種地質(zhì)現(xiàn)象，軟土路基一般具有較差的強(qiáng)度、低固結(jié)能力、較大的壓縮性、較高的含水量等特點(diǎn)，不適合直接作為路基使用。市政道路工程施工必須要采取合理性的措施進(jìn)行控制，才能有效保障市政道路的整體質(zhì)量與后續(xù)使用壽命[1]?？傊?，為確保市政道路的安全性和長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，必須尋求合適的軟土路基加固方法，并根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行規(guī)劃和實(shí)施。

1 市政道路軟土路基特征分析

市政道路軟土路基是指由軟黏土、淤泥等松散土壤構(gòu)成的道路路基。由于軟土路基的土質(zhì)較為松軟，其承載能力與穩(wěn)定性較差，所以在設(shè)計(jì)和施工過(guò)程中需要進(jìn)行特殊處理，以確保道路的使用壽命和安全性。從市政道路軟土路基的特征來(lái)看，主要包含以下幾種特征：土質(zhì)松軟：軟土路基由于土壤含水量高、結(jié)構(gòu)較為松散，因此承載能力和穩(wěn)定性較差。水分敏感性強(qiáng)：軟土路基對(duì)水分的敏感性較強(qiáng)，水分過(guò)多容易引起軟化、液化等問(wèn)題。容易變形：軟土路基受到交通和自然荷載等壓力時(shí)，容易產(chǎn)生大量變形，進(jìn)而影響路面的平整度和使用壽命。微生物活動(dòng)：軟土中微生物活動(dòng)較為活躍，容易引發(fā)地基沉降和變形等問(wèn)題。其他特征：軟土路基的厚度較大，可超過(guò)10米；且其水平面反應(yīng)較大，易發(fā)生側(cè)向移動(dòng)、潰滑、全面液化等現(xiàn)象[2]。

對(duì)于軟土路基穩(wěn)定性來(lái)說(shuō)，外界多種因素都會(huì)對(duì)軟土路基穩(wěn)定性造成影響，常見(jiàn)的影響因素主要包含以下幾點(diǎn)：土質(zhì)特征：軟土的含水量、密實(shí)度、強(qiáng)度等參數(shù)會(huì)影響其承載力和穩(wěn)定性。土層厚度：軟土層的厚度對(duì)路基的承載力和穩(wěn)定性有著重要影響，過(guò)于薄弱的軟土層易受到變形和損壞。動(dòng)荷載：交通載荷，尤其是車(chē)流量大的高速公路等，會(huì)給軟土路基造成較大的影響，引起路基變形、沉降等問(wèn)題。水分：過(guò)高或者過(guò)低的水分含量都會(huì)影響軟土的穩(wěn)定性，過(guò)高時(shí)會(huì)引起液化、軟化，過(guò)低時(shí)則會(huì)造成干裂、收縮等問(wèn)題。植被：若道路兩側(cè)植有大量樹(shù)木和花卉等，根系會(huì)侵入路基，給軟土路基造成負(fù)載和穩(wěn)定性方面的問(wèn)題。地下水：水位升高或者降低，都會(huì)影響軟土路基的穩(wěn)定性。地理環(huán)境：比如地震、滑坡、泥石流等，都可能對(duì)軟土路基穩(wěn)定性造成影響。

2 市政道路軟土路基施工原則

對(duì)于市政道路軟土路基來(lái)說(shuō)，施工需要嚴(yán)格遵循以下原則，才能有效保障軟土路基整體質(zhì)量滿(mǎn)足需求：

①優(yōu)先選擇承載力較好的土方：在施工前，必須對(duì)軟土進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)勘探和試驗(yàn)，根據(jù)其土質(zhì)特點(diǎn)選擇適當(dāng)?shù)耐练阶鳛槁坊牧?，以保證路基的承載力。

②嚴(yán)格控制壓實(shí)度：軟土路基壓實(shí)度與承載力、穩(wěn)定性關(guān)系密切，過(guò)度壓實(shí)或不足會(huì)導(dǎo)致路基表面沉降或塌陷。施工時(shí)必須根據(jù)土方特點(diǎn)和地質(zhì)條件，控制一定的壓實(shí)度，并結(jié)合和使用可行的施工方法，以提高土方的承載力和穩(wěn)定性。

③保證路基排水通暢：保證軟土路基排水通暢是提高承載力和穩(wěn)定性的重要因素。施工時(shí)要根據(jù)地形地貌、降水情況和土方特性等因素，合理設(shè)置排水系統(tǒng)，以保持路基的排水通暢性。

④做好防水防腐：軟土路基較為敏感，簡(jiǎn)單的雨水或地下水就會(huì)影響其穩(wěn)定性。因此，防水、防腐處理顯得至關(guān)重要。在施工前或施工后，必須根據(jù)具體條件，對(duì)軟土路基采取必要防水措施，保持路基的穩(wěn)定性。

⑤選用合適的路面材料：路面材料不僅能保護(hù)路基，還能提高道路的使用壽命。因此，在施工前必須優(yōu)先選擇適當(dāng)?shù)穆访娌牧希源_保路面牢固、平整和耐久。

⑥因地制宜原則：公路工程本身的地理環(huán)境、地質(zhì)情況不同，對(duì)于軟土路基施工處理技術(shù)的要求自然也存在一定的差異性。這就需要充分結(jié)合公路工程軟土路基實(shí)際情況，基于因地制宜的基本原則，科學(xué)合理地選擇軟土路基施工技術(shù)[3]。

⑦環(huán)境保護(hù)原則：社會(huì)各界環(huán)保理念的持續(xù)加強(qiáng)，對(duì)公路建設(shè)工程的環(huán)保要求自然越來(lái)越高。軟土路基施工同樣需要引起高度重視，即在充分考慮生態(tài)環(huán)境保護(hù)的基礎(chǔ)上，軟土路基施工避免污水隨意排放、合理處理施工垃圾，避免對(duì)周邊環(huán)境產(chǎn)生污染[4]。

⑧安全施工原則：由于軟土路基的特性，對(duì)應(yīng)的土體結(jié)構(gòu)相對(duì)較為松散，非常容易發(fā)生滑移、坍塌等威脅，軟土路徑施工需要充分結(jié)合地區(qū)實(shí)際，將相關(guān)的危險(xiǎn)因素納入分析，并制定對(duì)應(yīng)的保障措施，將安全隱患降到最低[5]。

綜上所述，市政道路軟土路基施工原則主要是以保證路基的承載力、穩(wěn)定性、排水性和耐久性為目的，并在施工時(shí)嚴(yán)格按照統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行操作，遵守各項(xiàng)規(guī)定，以確保道路的安全、舒適和持久[6]。

3 市政道路軟土路基穩(wěn)定性處理方案

3.1 置換技術(shù)

市政道路軟土路基置換技術(shù)是一種目前比較新穎的處理軟土路基的方法，它主要是通過(guò)取出原有軟土路基，將其置換為更加密實(shí)的高強(qiáng)度土方，從而提高路基承載力和穩(wěn)定性。市政道路軟土路基置換技術(shù)主要有以下幾個(gè)步驟：首先，去除原有軟土路基：在施工前，需要將原有的軟土路基挖掉，以露出基巖或深層土壤。挖掘深度和面積會(huì)根據(jù)不同情況而不同。其次，加固路基基底：挖掘完成后，需要在基礎(chǔ)部位進(jìn)行加固，以承載道路所需的荷載。加固方式通常是使用水泥、石灰等材料調(diào)配混凝土，通過(guò)澆注、壓實(shí)等方式固定在基底上。再者，裝填高強(qiáng)度土方：在上述基底部位，需要填充新的高強(qiáng)度土方，以替代原有的軟土路基。高強(qiáng)度土方的選擇將根據(jù)具體情況決定，可以使用沙礫、碎石、砂巖等材料，而重要的是保證土方的密實(shí)度和穩(wěn)定性[7]。最后，壓實(shí)和修平：高強(qiáng)度土方覆蓋原有土層后，需要進(jìn)行壓實(shí)和修平，以確保路面整體平整牢固。市政道路軟土路基置換技術(shù)是在取代原有軟土路基的同時(shí)，增加了路基的密實(shí)度和穩(wěn)定性，采用該技術(shù)不僅可以提高路基的承載能力和使用壽命，還能降低施工難度和成本。

3.2 強(qiáng)夯技術(shù)

市政道路軟土路基強(qiáng)夯技術(shù)是通過(guò)機(jī)械將夯錘和振動(dòng)錘向軟土路基施加高頻、大振幅地沖擊和振動(dòng)力，壓實(shí)或改良土體，并提高土體的密度和承載能力的一種工藝技術(shù)。市政道路軟土路基強(qiáng)夯技術(shù)的應(yīng)用，首先需要針對(duì)基礎(chǔ)進(jìn)行處理，在開(kāi)始進(jìn)行強(qiáng)夯施工前，必須對(duì)接觸土層進(jìn)行處理，消除表面的松散土層，在不斷向下施加力的過(guò)程中，振實(shí)土層，增強(qiáng)承載能力。然后進(jìn)入到強(qiáng)夯施工環(huán)節(jié)，采用不同強(qiáng)度、規(guī)格的振動(dòng)錘進(jìn)行強(qiáng)夯，每次應(yīng)選擇合適的開(kāi)振頻率和振幅參數(shù)進(jìn)行操作。強(qiáng)夯時(shí)應(yīng)分批進(jìn)行，每次施工面積不宜過(guò)大，以便對(duì)強(qiáng)夯效果進(jìn)行評(píng)估。強(qiáng)夯加固后，需要對(duì)土體的密實(shí)效果和均勻性進(jìn)行檢驗(yàn)和評(píng)估，以便更好地確定下一步工序和控制施工質(zhì)量。市政道路軟土路基強(qiáng)夯技術(shù)有利于提高路基承載能力和穩(wěn)定性，同時(shí)也能夠合理利用現(xiàn)有土層的材料。但是需要注意的是，施工前必須對(duì)施工土層進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)、實(shí)驗(yàn)室等各種形式的勘測(cè)和檢測(cè)評(píng)估，對(duì)不同類(lèi)型、不同屬性的軟土路基采用不同的振動(dòng)錘技術(shù)。此外，強(qiáng)夯施工后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行場(chǎng)地檢查、評(píng)估并進(jìn)行后續(xù)的維護(hù)和修補(bǔ)。

3.3 排水固結(jié)

市政道路軟土路基排水固結(jié)技術(shù)通常也稱(chēng)為“卸載排水共固結(jié)法”或簡(jiǎn)稱(chēng)“排水固結(jié)法”，是一種目前較為常用的軟土地基處理技術(shù)。該方法主要是通過(guò)降低水平面下軟土路基的水位，使軟土中的孔壓力得到釋放，通過(guò)實(shí)際固結(jié)和地基固結(jié)來(lái)達(dá)到增加路基承載力和穩(wěn)定性的目的。市政道路軟土路基排水固結(jié)技術(shù)包括以下幾個(gè)步驟：①進(jìn)行地基評(píng)估：在開(kāi)始進(jìn)行排水固結(jié)時(shí)，必須對(duì)軟土路基進(jìn)行綜合地基評(píng)估和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，以確認(rèn)適合采用排水固結(jié)技術(shù)的軟土層位置和深度，確保工程可行性和效果實(shí)際性[8]。②施工排水井：還需要進(jìn)行施工排水井。排水井的布置應(yīng)根據(jù)路基跨度和土地性質(zhì)合理安排，并確保排水網(wǎng)結(jié)構(gòu)合理、通暢和密實(shí)。③排水井降水：開(kāi)挖排水井后，對(duì)軟土路基下的水位進(jìn)行降低，使軟土中的孔隙水逐漸向陸地或現(xiàn)有排水井排出，實(shí)現(xiàn)加固的目的。④處理基底和使用加固材料：降水后，需要對(duì)取出的軟土路基進(jìn)行處理，然后在原位中倒入加固材料，并通過(guò)適當(dāng)?shù)恼駝?dòng)壓實(shí)控制。最后，通過(guò)加硬、夯實(shí)加固基底，增加路基的承載能力和穩(wěn)定性?？傊姓缆奋浲谅坊潘探Y(jié)方法可使軟土路基達(dá)到一定的固結(jié)效果，從而提高路基承載力和穩(wěn)定性。排水固結(jié)技術(shù)是一種較為可靠、經(jīng)濟(jì)且效果顯著的軟土路基處理技術(shù)，可廣泛應(yīng)用于市政、建筑、水利、交通等行業(yè)領(lǐng)域。

3.4 振動(dòng)水沖技術(shù)

振動(dòng)水沖技術(shù)（圖1）是一種通過(guò)高壓水流和振動(dòng)結(jié)合，對(duì)軟土路基進(jìn)行處理和加固的方法。該技術(shù)的主要原理是先利用水槍將軟土路基的表層強(qiáng)力沖刷，再通過(guò)振動(dòng)把水分通過(guò)土層排除以達(dá)到加固目的[9]。振動(dòng)水沖技術(shù)在市政道路軟土路基穩(wěn)定性處理中的應(yīng)用，在施工前，必須對(duì)軟土路基進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)勘查和檢測(cè)，以確認(rèn)可行性和確定處理方案。施工時(shí)，先使用振動(dòng)錘或振動(dòng)板等工具形成振動(dòng)陣列，再通過(guò)振動(dòng)彈性傳遞到軟土路基。振動(dòng)過(guò)程中，需要適當(dāng)控制振幅和頻率，防止對(duì)現(xiàn)有基礎(chǔ)造成損害。然后采用高壓水流沖刷，即利用高壓水槍?zhuān)瑢?duì)軟土路基進(jìn)行沖洗，使土壤內(nèi)部的松散層被沖刷出來(lái)。將隨水流排出的泥漿隨時(shí)清理干凈，保持施工現(xiàn)場(chǎng)清潔和衛(wèi)生。最后進(jìn)行壓實(shí)土釘加固，完成振動(dòng)水沖工作后，可以使用鋼筋或鋼絲網(wǎng)等材料在軟土層中釘入，形成土釘加固，以達(dá)到提高路基承載能力和穩(wěn)定性的目的。總之，振動(dòng)水沖技術(shù)是一種有效的軟土路基處理技術(shù)。與傳統(tǒng)方法相比，該方法工程周期短、污染少、施工效率高，具有較強(qiáng)的適應(yīng)性和應(yīng)用前景。

圖1 振動(dòng)水沖技術(shù)示意圖

3.5 高壓旋噴技術(shù)

軟土路基高壓旋噴技術(shù)（High-pressure rotary jetting technology for soft soil subgrade）（圖2）是一種用于改善軟土路基地質(zhì)條件的施工技術(shù)。該技術(shù)通過(guò)高壓水槍在軟土中進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，將軟土表層土顆粒剝離，形成細(xì)小的孔隙和低密度的土體結(jié)構(gòu)。經(jīng)過(guò)高壓旋噴后，軟土地基的自重應(yīng)力可有效提高，同時(shí)土體的排水能力也得到了增強(qiáng)。這些變化使得軟土地基更加堅(jiān)實(shí)，穩(wěn)定性更好，從而可以更好地支持公路等建筑物結(jié)構(gòu)，減少路面沉降等問(wèn)題。值得注意的是，軟土路基高壓旋噴技術(shù)雖然對(duì)軟土地基質(zhì)量有一定提升作用，但其效果也僅限于軟土地基表層，無(wú)法對(duì)軟土地基深部產(chǎn)生明顯的作用[10]。因此，在具體施工時(shí)需要根據(jù)實(shí)際情況合理選擇技術(shù)并加以運(yùn)用。

圖2 高壓旋噴示意圖

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，對(duì)于市政道路軟土路基來(lái)說(shuō)，應(yīng)當(dāng)充分結(jié)合市政道路工程的整體環(huán)境情況，系統(tǒng)分析區(qū)域地質(zhì)信息，在嚴(yán)格遵循軟土路基施工原則的基礎(chǔ)上，靈活使用軟土路基穩(wěn)定性處理方案，才能有效保障軟土路基的穩(wěn)定性，提升市政道路的整體質(zhì)量與安全性。