城市道路工程中的软基问题分析

任梅丽

（太原市政建设集团有限公司，山西 太原 030000）

0 引言

城市道路工程中，软基问题需要引起关注。软基对于城市道路的安全与质量有较大影响。很多城市道路出现的沉降、塌陷等情况，最终都可以追踪溯源到软基问题上。软基问题的处理，需要从道路施工技术和方法上进行优化和完善。随着软基问题的凸显，在施工技术层面也进行了有效的改进，将软基情况予以改善，消除软基因素对路基性能的干扰，应对软基带给道路工程施工的挑战，为城市道路交通基础建设提供有力支持，这是道路工程发展的重要任务之一。

1 软土强度改变原理

一般情况下，软土地基多为富水状态，即多为饱和状态，这些水分存在于软土内微小的空隙当中，因为土壤内的水分达到饱和状态，会与土壤形成内部张力，承担较小的荷载能力。由于重力和压力的原因，水压高的地方的水分会流向水压低的地方，这个过程在渗水性能差的土体当中是一个非常缓慢的过程，但是正是这种缓慢流动性导致土体内部各部分含水量不同，导致土体内部松散不稳定，影响土壤的承载能力。因此软土处理方法的核心基本原理就在于将原本富含水分的软土内的孔隙水通过外部施加压力的方法将土壤压实，压缩孔隙水的流动空间，增大土壤紧致程度，提高土体的稳定性以增大承载能力[1]。从以上的原理阐述可以看出，土体内部孔隙水的流动过程是软土内部松软、孔隙较大引起的，随着孔隙水的减少土壤就会变得紧固起来，土壤的承载能力也会随着变强。因此为了尽快提升土体的承载能力，最好的办法就是尽快排出内部的孔隙水，防止因为土体的不稳定性造成路基质量问题。目前常用的3 种排水方式如下：①在土体的外部加载较大的外力，增加土体的内部压力，迫使内部孔隙水向着低压地方不断分散，最终达到整体的固化作用。②在土体的内部制造一个负压区域，迫使富水的部分朝着负压区域流动，减少内部孔隙水的存在，增强土体的稳定性。③通过渗透作用，添加干燥剂升高土体某个区域的渗透压，迫使水分朝着浓度高的地方流动（渗透压高的区域），这种方式很少被采用（因其成本比较高）[2]。

2 城市道路工程存在的软基问题

2.1 沉降问题

城市道路软基问题，经过对软基成因的分析可知，沉降是最典型和最常见的。沉降与道路工程施工有关，在软基情况下，更容易会出现不同的沉降及路面开裂现象。根据既往的道路施工经验，沉降主要与软土路基的处理方式及效果有关。如施工中不同地段采用的处理方式不同，沉降情况也不尽相同，就会造成路面的不均匀沉降。由于沉降程度不同，给道路路基带来的实际影响也有所差异，比如有的道路软基环境中，局部沉降较为明显，其他部位的沉降状况较轻[3]。在城市道路路基施工中，由于不同的环境条件会增加沉降控制的难度，因此需要加强软基处理能力，将沉降问题消除或者控制在安全范围之内。

2.2 路基承载力较弱

在市政道路工程施工期间，由于软土地含水量大而引发的路基不稳的软土地基问题最为常见。与此同时，由于天然软土强度较弱，在长期常在压力下，一旦遭受挤压震动，均会出现严重的路面变形及沉降现象，如行车荷载交通量的变化、地下水位变化等。此外，由于政府部门负责的道路工程，对施工质量标准及要求高，需严格按照道路施工设计要求，最大限度避免安全事故发生。

3 软基施工技术实际应用

3.1 优化软土路基设计

在具体开展软土路基设计的过程中，若想确保设计工作可以达到较高水准，就需要确保软土路基抗变形和综合承载能力均可以实现有效提升。在设计期间，需要严格遵守既定的设计准则，从而使得在外荷载作用下，软土路基的沉降值和综合承载能力均可以保持在可控范围内。软土路基设计一般需要注重多方面的要点，从而确保其能够满足后续的实际使用需求。具体而言：首先，贯彻落实高质量的勘察工作，路面设计荷载等级和形势车辆交通量相关参数作为标准，明确软土路基综合承载能力要求，判断天然路基承载力能否与设计要求相符合；其次，倘若承载力能够与设计要求相符合，清表后平整并夯实天然路基达到路基压实度标准，路基直接投入使用；再次，倘若承载力无法与设计及规范要求相符合，就需要采用相应的施工方法优化软土路基的抗变形能力与综合承载能力[4]。基于软土路基勘察结果，对软土路基处理方式的可行性进行分析，在此基础上选取最恰当的技术方式，这能够为接下来的软土路基施工提供可操作性的指导。

3.2 软土处理技术

城市道路工程施工中，可以结合具体情况来进行软土处理。软土是软基形成的重要原因之一，在软土处理中，可以结合软土体积等要素，进行有效的土层置换。当道路施工时，软土层体积不大时，这种处理技术是较为高效的，而且能够较为彻底解决软土的影响。城市道路工程中，面对施工环境条件不同，某个路段遇到软土条件时，可以将该路段的土层，按照路基设计和施工要求进行置换。置换软土层时，需要对路基宽度、深度等按照图纸进行测量和标记，然后利用土方挖掘机械，将该区域软土层挖掘出来。挖出的软土及时进行清运，避免进入基坑中造成置换效果的影响。置换软土的关键在于置换的土层，强度、稳固度都要严格符合道路施工要求，避免工程施工效果达不到预期[5]。在软土处理技术实施中，对取代原有软土层的土壤需要经过严格的检测和判断，确认其性质符合路基施工标准后，可以进行置换施工作业。置换时需要根据土的特性，分层回填，分段填筑、分层碾压密实，这样可以强化置换土层的密实度，提高其稳定性。当土层都完成置换后，还要再次进行夯实，使用重型压实机械，路基土层压实度达到设计及规范的要求，均匀性更加，而且这样的夯实碾压还能够提升路基性能，防止道路后续使用中路基出现沉降导致路面发生病害。

3.3 沉降监测

地表沉降观测断面在一般路段宜每100m 布设一处；在跨度大于30m 的结构物的两端相邻路堤段，各布设一处，跨度小于30m 时可仅在一端布设；在地基条件差、地形变化大的部位应加密设置观测断面。沉降观测在施工期应每填一层观测一次；路堤填高达到极限高度之后应每天观测一次；临时中断施工或加载间隙期可3d 观测一次[6]。

3.4 抛石挤淤

（1）如低洼地段的淤泥比较厚，且这部分淤泥的含水量偏高，积水现场较为严重，排水难度大。针对这一情况，经研究后，决定采用抛石挤淤的方法处理，选用不易风化的片石、块石直径应当达到30cm 以上。在软土地基处理现场进行抛填的过程中，当软土地层平坦，横坡缓于1:10 时，应沿路线中线向前呈等腰三角形抛填、渐次向两侧对称抛填至全宽，将淤泥挤向两侧；当横坡陡于1:10，应自高侧向低侧渐次抛填，并在低侧边部多抛投形成不小于2m 宽的平台。

（2）当抛出的片石将大部分淤泥挤出后，可以用粒径相对较小的石块，对缝隙进行填充，随后通过重型压路机碾压，提高密实效果。压实后，在其上铺设反滤层，并填土。

（3）当全部软基用片石填筑完毕后，要对填筑高度、摊铺宽度、夯击压实效果加以检测，看是否达到设计和规范要求。所有检查项目全部合格后，便可施工下道工序。

（4）在抛石挤淤施工期间，为提高软土地基处理效果，可采用相应的技术措施降低地基内部的含水率[7]。由于待处理路段周围积水的存在，导致该路段的土体受到长时间浸泡，从而加剧了软土地基的恶化速度。处理时，受施工车辆荷载与夯击设备的反复作用，导致土壤的力学性能下降。为解决这一问题，需要在其上加铺土工格栅。

3.5 换填软土方法

此方法常用于软土层较多地域。一旦市政道路建设施工过程中遭遇软土层在0.5~3m，即可用换填软土方法技术进行处理。并且换填软土法也分为开挖换填、抛石挤淤。在淤泥较多的软土层地带经常采用抛石挤淤的换填方法，以便解决市政道路工程排水困难的问题。一般先在路堤低洼位置进行填石排淤，根据软土地横坡高度，适当增加石头数量。此种换填土方法一般能够满足市政道路建设的要求和标准且操作简便。例如，某路段市政道路工程，需采取技术措施处理的软土地路段为1600m，其软土层成分黏土和淤泥、土沙质地较多，渗水性差、承载能力不强，压缩占比较高。所以结合道路工程中的施工设计方案，采取换填土法进行软土地基填充。首先，选粗砂做填充材料，并进行施工取样试验，达到填充要求后做好填充清理工作，在换填施工场地按照比例开挖、验收，确保排水沟含水量不能过高，并依据具体参数进行软土层分层填充压实。其次，进行二次粗砂填平，确保软土地基的稳定，结合软土层含水量在填充区域晾晒并再次压实，测试放样，之后采用专业仪器对填充指数检测试验，如果未达到合格标准，将重新填充软土地基，从而确保软土地基的承载能力增强、质量稳定度提升[8]。

3.6 粒料桩复合地基的应用

根据处理软土地基的十字版抗剪强度大小来选择不同的桩型，大于15kPa 则选择振冲置换法，而大于20kPa 则选择振动沉管法。振冲置换法施工一般可采用振冲器吊机或工施专用平车和泵水。振冲的器功率应与计设的桩间距相适，应桩间距1.3~2.0m 时可采用30kW 的振冲器；桩间距1.4~2.5m 时采可用50kW 的冲振器；桩间距1.5~3.0m 时采可用75kW 的振冲器。起吊机械可用采履带或轮胎吊机、自行井架式专用平车或抗扭胶管式专用汽车等，吊机的起吊能力宜为10~20t。采用自行井架式专用平车时桩深度不宜超过15m，采用抗扭胶管式专用汽车时桩深度不宜超过12m。水泵口出水压宜为400~600kPa，流量宜为20~30m3/h，每台振器冲宜配一台水泵。振动沉管法施工宜采用振动打桩机和钢套管。应选用能顺利出料和有效挤压桩孔内粒料的桩尖形式，软黏土地基一般选用平底形桩尖。振动沉管法成桩可采用一次拔管成桩法、逐步拔管成桩法和重复压管成桩法3 种工艺。主要用振冲器、吊机或施工专用平车和水泵，将砂、碎石、砂砾、废渣等粒料（粒径宜为20~50mm，含量泥不应大于10%）按整平地面→振冲器就位对中→成孔→清孔→加料振密→关机停水→振冲器移位的施工工艺程序进行施工。砂桩宜采用中、粗砂，粒径大于0.5mm 颗粒含量宜占总质量的50%以上，含泥量应小于3%，渗透系数应大于5mm×10-2mm/s；也可使用砂砾混合料，含泥量应小于5%。碎石桩宜采用级配好、不易风化的碎石或砾石，最大粒径宜不大于50mm，泥含量应小于5%。制作桩体填料一般就地取材，碎石、卵石、砂砾、矿渣都可使用，但容易风化崩解的材料一般不使用。对填料颗粒级配没有特别要求，填料最大粒径一般不大于63mm，粒径过大不仅容易卡孔，而且会使振冲器外壳强烈磨损[9]。施工前先进行成桩工艺及成桩挤密试验，打桩宜从中间向外围或者间隔跳打，邻近结构物时，应背离结构物的方向施工。

软基施工应尽早安排，施工计划中尽量考虑地基所需的固结时间，软土固结时间越长，工后沉降量越小，对施工质量的帮助就越大，并且在施工过程中进行动态的沉降观测，及时了解路基动态，及时处理可能发生的问题。

4 结语

综上所述，软土地基处理是否科学合理在市政道路工程建设中至关重要，关乎着道路施工的质量、效率、修筑技术、经济发展及使用年限等。所以，需结合软土地承载力弱、稳定性能差的特点，因地制宜地使用软土地处理技术，以此来提升软土地基的承载强度及施工质量，从而实现建筑工程的经济效益最大化，推动市政道路工程建筑施工的经济发展。