城市道路人工填土路基处理方法的探讨

【摘要】城市道路建设中，经常需要处理人工填土路基。结合某工程实例，对比分析了三种不同的填土路基处理方法的优缺点，结果表明：深层搅拌法处理素填土的设计方案技术上可行，经济上合理，实施效果好，并对该方法的计算、设计、施工注意事项等进行了详细论述，其经验可供类似项目借鉴。

【关键词】人工填土;城市道路;地基处理;深层搅拌法

1、引言

近年来，由于城市开发过快，建设中管理不到位，渣土乱堆乱放，形成了大量的多范围的人工填土路段。回填土具有压缩性大、强度低和变形稳定所需时间长等特性，在后期城市道路建设过程中。一般不能直接作为天然路基使用，需经过一定处理。回填土路基的处理方法种类较多，关键在于使处理后的路基满足道路规范中强度和变形的要求。

2、工程概况

科园南路为某工业新城生活区的一条南北向次干路，道路长约1.2km，路基宽度为26m。其中K0+040-K0+400段路幅右侧地块正在进行开发，且部分安置房已建，距离道路最近安置房约30m。科园南路右侧路边30m范围内进行过一次地块整平（场地场平标高约为72m，与道路标高基本持平），造成道路右半幅路基范围内形成3-10m素填土路基，右半幅路基范围内为原地面，且形成洼地后受雨水浸泡形成了表层淤泥质软土。该段路基整体形成半填半挖路基。各土层性质详见表1、表2，根据地质勘察报告，该段填土路基未经处理不得作为路基持力层。

3、方法探讨

3.1换填垫层技术

换填垫层技术在应用过程之中，垫层的作用除了直接提高地基土承载能力之外，回填土形成的垫层材料还可以有效对上覆荷载的应力进行扩散，可以有效减少下卧土层的沉降量。同时，砂砾组成的垫层材料对于下卧软弱土体的排水固结也有加快作用，从而进一步增强地基土的承载能力。

对于本项目最直接可靠的处理方案是采用换填法。但由于施工期间为雨季，连续几个月均有不同程度降雨，在这种情况下，若采用换填法，遇到如下缺点：

（1）将3-10m深的土方挖出运走，且会形成10m高素填土临时边坡，为防止垮塌根据地勘报告，边坡坡率需1：2，开挖面将非常大，临时边坡侵入道路右幅地块20m，对地块建设造成影响较大。

（2）软土外运及填料外借均受天气影响大。工期较长。

（3）由于开挖面大，造价较高。

（4）根据《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2012）规定：换填垫层适用于浅层软弱地基及不均匀土层的处理。工程经验及实践表明，换填垫层的厚度应根据置换软弱土的深度以及下卧土层的承载力确定，厚度不宜小于0.5m，也不宜大于3m。

3.2重锤夯实技术

重锤夯实技术也叫做强夯法，是目前我国最为常见的市政道路软弱地基处理方法之一，运用重锤夯实技术改善软弱地基土的机理同其他方法有明显的不同。重锤夯实技术可以有效减少软弱地基土的压缩性，同时解决含水量较高的问题，重锤夯实技术的适用范围十分广泛，同时也具有施工作业迅速、成本相对较少等特点，虽然强夯法施工方式简单，但是对周边环境有较大影响。

根据《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2012），中规定：强夯法适用于处理碎石土、砂土、低饱和度的粉土与粘性土、湿陷性黄土、素填土和杂填土等地基。将本项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，路幅整幅范围内形成5-7m高素填土路基。之后采用强夯整体处理。该方案技术可行，且造价较低，施工周期较短。但已建安置房距离路边最小距离仅30m，为防止强夯对房屋结构造成影响，不宜采用强夯处理。

3.3 深层搅拌法技术

深层搅拌法加固软土技术，是利用水泥等作固化剂，通过特制的深层搅拌机械在路基中将软土和水泥强制拌合，使软土硬结成具有整体性、水稳定性和足够强度的水泥土。

深层搅拌法由于其特殊的工艺，其优点主要有以下几点：

（1）深层搅拌法由于将固化剂和原地基软土就地拌合混合，因而最大限度地利用了原土;

（2）可有效地减少总沉降量;

（3）土体加固后重度基本不变，对软弱下卧层不致产生附加沉降;

（4）施工方便，施工受影响因素较少;

（5）与其他软土处理技术相比，相对经济。

根据《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2012），中规定：水泥土搅拌桩的施工工艺分为浆液搅拌法（简称湿法）和粉体搅拌法（简称干法）。适用于处理淤泥、淤泥质土、素填土、软-可塑粘土、松散-中密粉细砂、稍密-中密粉土、松散-稍密中粗砂和砂砾、黄土等土层。不适用于含大孤石或障碍物较多且不易清除的杂填土，硬塑及坚硬的粘性土，密实的砂类土以及地下水渗流影响成桩质量的土层。当地基土的天然含水量小于30%（黄土含水量小于25%）、大于70%时不应采用干法。

三种处理方案优缺点见表4。

综合比较几种软土处理的方案，发现采用深层搅拌桩有如下优点：（1）可有效降低沉降;（2）对附近施工干扰少，周边单位容易接受;（3）受雨水影响小，较易保证工期;（4）工期短，施工完成后可较快进行下一步的施工。与强夯类似，为减少后期左右半幅路基不均匀沉降，考虑先将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，路幅整幅范围内形成5-7m高素填土路基。之后采用水泥搅拌桩整体处理。因此选用了水泥搅拌桩。

4、水泥搅拌桩设计

（1）桩形式的确定：根据素填土的含水率最大值为30%，最小值為28.2%，平均值为29.1%，选用水泥浆作固化剂（湿法），水泥掺入比为15%。桩径选取500mm，梅花型布置，桩距取1.1m。

桩的沉降的考虑：为减少后期左右半幅路基不均匀沉降，考虑先将右半幅高填（下转188页）（上接186页）土挖除部分填土，并就近推填至左半幅低洼路段，路幅整幅范围内形成5-7m高素填土路基。之后采用水泥搅拌桩整体处理。桩底应伸入路基持力层（粉质黏土④）不小于1m。粉质黏土④承载力好，引起的沉降量不大，水泥搅拌桩桩身的沉降量很小，因此总沉降量满足道路的要求。

（2）单桩承载力：

由侧摩阻力提供的承载力Rp1计算，

Rp1=3.1416×d×L×f

d桩径，L桩长 f桩周土的平均摩擦力

计算得Rp1=188.5kpa

由桩身强度所提供的承载力Rp2计算

Rp2=η×qu×Ap

η--qu的折减系数，η=0.3～0.5，本次取0.4

qu--与桩身水泥土配合比相同的室内水泥土试块，在标准养护条件下90d龄期无侧限抗压强度（KPa）;根据室内水泥土实验结果，水泥含量15%时90d龄期的无侧限抗压强度为1600KPa;

Ap--桩截面积（m2），本次Ap=0.196m2

计算得Rp2=125.4kpa

因此取单桩承载力取小值为125.4kpa。

（3）复合地基承载力：

Rsp=m×Rp/Ap+β（1-m）×Rs

Rsp-复合地基承载力（KPa）;

Rs-桩间土地基承载力（KPa）;

m-桩的置换率，为0.187;

β-桩间土承载力折减系数，桩端为软土时可取0.5～1.0，桩端为硬土时可取0.1～0.4，本次取0.5;

计算可得复合地基承载力为157.9kpa大于150kpa（设计要求），符合要求。

（4）沉降验算

容许工后沉降300mm，工后沉降基准期为180月，沉降修正系数采用1.2

地基的沉降量可按下式计算确定：

St=（ms-1+Ut）*Sc

式中：ms --沉降系数;与地基条件、荷载强度、加荷速率等因素有关，本算例取1.2;

Sc --主固结沉降;

Ut --t时间的地基平均固结强度;天然地基采用太沙基一维固结理论解计算。竖向固结条件下，地基竖向平均固结度。

采用深层搅拌法处理前，地基沉降量为398mm，不满足规范要求，采用深层搅拌法处理后，地基沉降量为205mm。满足要求。

5、质量检验

（1）水泥搅拌桩质量检验必须由专门的检测单位进行。

（2）单桩载荷试验：用于单桩载荷试验桩的数量不低于总桩数的1%，且每个施工作业点不少于3处，一般应按比例随机抽取，且分布基本均匀，试验得到的单桩承载力不得低于设计要求。

（3）复合地基载荷试验：用于复合地基载荷试验桩的数量不低于总桩数的1%，且每个施工作业点不少于3处，一般应按比例随机抽取，且分布基本均匀，试验得到的复合承载力不得低于设计要求。

结论：

在城市道路建设过程中，人工填土路基非常常见，本文以某实际城市道路人工填土路基为例，对比分析了三种不同的人工填土路基处理方案，结果表明：深层搅拌法具有良好的适应性，理论上完全可行，通过试桩可以确定实际处理效果，该方法既节省了填土外运的大量费用，同时在施工过程中对周围环境影响较小，具有较好的经济和社会效益，可供类似工程参考。

参考文献：

[1]曹鹏.应用深层搅拌法处理素填土路基[J].山西建筑，2007（33）（21）：136。

[2]《建筑地基處理技术规范》JGG-79中国建筑工业出版社2013。

[3]《国家建筑标准设计图集 城市道路-软土地基处理》15MR301中国计划出版社2015。

作者简介：

罗凯（1988.12-） ，男，汉族，湖南长沙，本科，工程师，主要从事城市道路设计。