换填法处理市政道路软土路基的研究

廖霞柳　（安徽水利开发股份有限公司，安徽 蚌埠 233000）



换填法处理市政道路软土路基的研究

廖霞柳（安徽水利开发股份有限公司，安徽 蚌埠 233000）

为处理淤泥质土、淤泥和冲填土等饱和粘性土路基，文章介绍了换填法处理软土路基的原理和方法，实践证明，换填法处理软土路基可以提高路基的承载力并解决路基的沉降和稳定问题，使道路在使用期间不致产生不利的沉降和沉降差。

路基加固；软土路基； 换填法

1　换填法概述

换填法就是将路基及底下一定范围内的软弱土层挖去，然后以质地坚硬、强度较高、性能稳定、具有抗侵蚀性的砂、碎石、卵石、素土、灰土、煤渣、矿渣等材料分层充填，并同时以人工或机械方法分层压、夯、振动，使之达到要求的密实度，成为良好的人工地基。当地基软弱土层较薄，而且上部荷载不大时，也可直接以人工或机械方法（填料或石填料）进行表层压、夯、振动等密实处理，同样可取得换填加固路基的效果。

换填法适用于浅层地基处理，包括淤泥、淤泥质土、松散素填土、杂填土、已完成自重固结的吹填土等地基处理，以及暗塘、暗浜、暗沟等浅层处理和低洼区域的填筑。换填法还适用于一些地域性特殊土的处理；用于膨胀土地基可消除地基土的胀缩作用，用于湿陷性黄土地基可消除黄土的湿陷性，用于山区地基可用于处理岩面倾斜、破碎、高低差，软硬不匀以及岩溶与土洞等，用于季节性冻土地基可消除冻胀力和防止冻胀损坏等。

当采用换填法进行地基处理时，应根据荷载性质和量级、场地工程地质资料及环境条件并结合施工机械设备与当地材料来源等进行综合分析，合理进行换填设计，选择换填材料和相应的施工方法。

2　工程案例概况

某城市道路属城市路网骨架中东西方向主干路，其中车行道宽度12m，两侧人行道及绿化带宽度为2 ×14m。 该地段所处地层岩性以第四纪海底沉积物为主，表层土多为淤泥质粉质粘土，厚度0.2m～0.7m，灰黄色，重度=17.5kN/m3，孔隙比e=1.14，液性指数1.08，软塑流塑状态；第二层土为粉质粘土，厚数2.6m～2.8m，灰黄色，重度=19kN/m3，孔隙比e=0.89，液性指数0.98，软塑状态；第三层土为淤泥质粉质粘土，灰色，重度=18.1kN/m3，孔隙比e=1.06，液性指数1.13，软塑流塑状态。该路段土壤含水量较大，多处于饱和状态，潜层水埋藏较浅，工程地质条件对道路工程较为不利。

3　软弱土层进行换填处理

由于本路线地质现状均为软弱地基，受沿线场地高程限制，路面设计高程无法提高，且路基形成后应满足建设运输车辆使用要求，为此对本路段软弱土层进行换填处理。换填材料采用粒料石灰土混合料，材料质量配合比为：石灰∶土∶粒料=10%∶40%∶50%。粒料石灰土混合料7d抗压强度应大于0.5MPa；机动车道换填总厚度为100cm，分3层填筑，第一层填筑厚度为60cm，粒料最大粒径应小于20cm，采用15t压路机进行辗压，按路床标准进行检验；第二、三层填筑厚度均为20cm，粒料最大粒径应小于10cm，按道路基层标准进行检验。为满足行车要求，设3cm石屑磨耗层。土方量计算表中按90cm计算，主要考虑路基沉降量和面层基层施工时清理厚度。非机动车道换填总厚度为80cm，第一层换填厚度与机动车道相同，第二层为20cm石灰土，灰土配合比为12:88，石灰土混合料7d抗压强度应大于0.5MPa。

图1　路基换填结构

机动车道路面层结构至上而下为：4cm中粒式沥青混凝土上面层；6cm粗粒式沥青混凝土下面层，透层沥青，2×20cm粉煤灰水泥碎石（二灰碎石）基层；20cm粉煤灰、石灰、水泥、碎石（三灰碎石）底基层，粒料石灰土换填层。非机动车道路面结构至上而下为：3cm细粒式沥青混凝土上面层，4cm中粒式沥青混凝土下面层，透层沥青，20cm粉煤灰水泥、碎石（二灰碎石）基础、石灰土换填层。

4　施工关键技术说明

①粒料石灰土层施工中的关键是将粒料石灰土层加密到设计要求的密实度。加密的方法常用的有振动法（包括平振、插振、夯实）、水撼法、碾压法等。这些方法要求在基坑内分层铺筑，然后逐层振密或压实，分层的厚度视振动力的大小而定，一般为15～20cm，每层铺筑厚度不宜超过60cm。分层厚度可用样桩控制。施工时，应将下层密实度经检验合格后，方可进行上层施工。

②铺筑前，应先行验槽。浮土应清除，边坡必须稳定，防止塌土。基坑（槽）两侧附近如有低于地基的孔洞、沟、井和墓穴等，应在未做垫层前加以填实。

③开挖基坑铺设粒料石灰土时，必须避免扰动软弱土层的表面，否则坑底土的结构在施工时遭到破坏后，其强度就会显著降低，以致在路面结构荷重的作用下，将产生很大的附加沉降。因此，基坑开挖后应及时回填，不应暴露过久或浸水，并防止践踏坑底。

④粒料石灰土底面应铺设在同一标高上，如深度不同时，基坑地基土面应挖成踏步或斜坡搭接，各分层搭接位置应错开0.5m～1.0m距离，搭接处应注意捣实，施工应按先深后浅的顺序进行。

⑤人工级配的粒料石灰土应将粒料石灰土拌和均匀后，再行铺填捣实。

⑥捣实粒料石灰土时，应注意不要破坏基坑底面和侧面土的强度。因此，对基坑下灵敏度大的地基土，在粒料石灰土最下一层宜先铺设一层15～20cm的松砂，只用木夯夯实，不得使用振捣器，以免破坏基底土的结构。

5　换填路基质量检验

换填路基质量检验包括：分层施工质量检查和工程整体质量验收。

5.1分层施工的质量标准

根据路基施工技术规范粒料石灰土的压实系数一般应达到0.95。粒料石灰土的分层施工质量可选用环刀压入法：环刀容积2×106～4×106mm3，径高比1∶1。并采用定向筒压入。环刀内粒料石灰土样应（不包括尺寸）大于10mm的泥团或石子。测点布置：每200m每压实层测4处。

5.2路基弯沉观测

弯沉值反映路基上部的整体强度，弯沉值达到设计要求的路基是路面承载力和耐久性的基本保证。如果弯沉值过大，其变形也就越大，路面各层也 就容易破裂。回弹弯沉值测试应用贝克曼梁法，采用10t标准车测得。为检验路基的处理效果和承载能力，对试验路段进行了30d、60d和100d的弯沉检测，检测结果见表1。

不同时间路基顶部的代表弯沉值（1/100）mm　表1

从测试弯沉的结果，可以看出随着时间的增加，路基的代表弯沉值越来越小，其路基承载能力在增加，并满足《公路工程质量检验评定标准》（JTJ-2004）规定：在路基施工完成后对路基顶面进行弯沉值检测，其弯沉值“不大于设计计算值”。

6　结语

通过对换填后路基分层施工质量检验和路基工程质量的整体验收试验表明：经过换填处理的人工路基，可以把上部荷载扩散传至下面的下卧层，以满足上部路面结构所需的地基承载力和减少沉降量的要求。当路基下面有较软土层时，也可以加速软弱土层的排水固结和强度的提高。该处理方法对改善软土地基的承载能力和变形性能都有良好的效果，明显地提高了地基抵抗变形的能力，使地基沉降趋于均匀。试验路段的检测结果能够达到各项使用指标。

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U416.1

A

1007-7359(2016)03-0188-03

10.16330/j.cnki.1007-7359.2016.03.069

廖霞柳（1982-），女，安徽祁门人，毕业于南京大学，本科，工程师。