软土路基非均匀沉降的处理方法及优化方案分析

总421期2017年第7期（3月 上）软土路基非均匀沉降的处理方法及优化方案分析于光倩（大城县交通运输局公路管理站，河北 大城 065900）摘要：软土路基的非均匀沉降是影响公路质量的一大主要因素，良好的施工处理方法是预防此类问题的有效措施。对此，合理的选择施工处理方法，就要求要有比较完善的优化方案。对软土路基非均匀沉降的施工处理方法和优化方案进行详细的分析，最后阐明了施工综合处理的效果可以提高道路工程的使用功能和寿命。关键词：软土路基；非均匀沉降；施工；优化方案中图分类号：U416.1 文献标识码：B0 引言随着城镇化进程高速发展，城区面积在不断地扩大，人流量、车流量逐日增加，完善市政道路网络和解决断头路等问题，变得越来越紧迫。道路改造工程为多对旧路面进行拓宽和延长。旧路面的路基由于经过长时间行车碾压，沉降基本稳定；拓宽和延长位置多为回填路基工程，在自重和长期行车荷载作用下，将可能产生较大沉降，特别鱼塘、河涌等软弱地区路段，这些位置路基经过处理后，仍然有较大工后沉降。使新、旧路面搭接位置出现不均匀沉降，影响城市道路工程使用功能和使用寿命。重和行车荷载的持续影响下，可能出现因强度不足造成路基破坏，或由于软土固结沉降缓慢引起较大的工后沉降，而造成上部结构的破坏。因此，道路工程需要解决的主要问题就是对软土路基的加固处理。路基处理方式一般有：置换法、排水固结法、加筋法、胶结法及组合式等。3 软土路基不均匀沉降的原因分析首先，在施工图设计阶段，勘察钻孔布置尤为重要，布孔太疏，勘察资料无法全面反映现场实际情况，为设计人员提供有效的数据支撑；另外设计人员在计算过程中，需综合考虑现场实际情况，详细分析各层土层的压缩量，含水量、内摩擦角和黏聚力等因素，通过受力计算和经验分析，选择出较优的处理方案。该因素为关键因素，是决定路基处理成败的核心因素。其次，是施工阶段，施工单位需严格按照设计图纸和施工规范要求施工，严格分层回填和冲实，下层土方回填未检测合格，不得进行上层土方回填施工。各个工序施工均需严格遵守施工规范。施工前，需做试验段，确定虚铺厚度、冲水量及冲水时间等参数，严禁一次性进行土方回填再放水冲实，这样最下面的土层密实度无法达到规范要求，为工后沉降埋下祸根。施工该范围的深层搅拌桩前，需先进行试桩，确定深层搅拌桩的水灰比、水泥参入量、喷浆压力和搅拌及提升速度等参数，施工过程中严格根据试桩结果施工该区域的深层搅拌桩。发现有土质情况与试桩时有较大出入，需停止施工，邀请勘察单位、设计单位、监理单位和建设单位要现场进行协商，由勘察单位和设计单位提出作业指导书，根据作业指导书组织重新施工。最后阶段是工后养护，经过路基加固后，新回填土方和中粗砂下的淤泥层仍然存在进度固结下沉的可能，施工完路基后，现场条件允许的情况下，1 工程概况以河北保定某省级公路为例，路线全长2011.047m，设双向8车道，规划红线控制宽度60m。K0+000～K0+680段位于房屋区；K0+600～K0+900段位于鱼塘及河涌，鱼塘及河涌位置均存在较厚淤泥层或淤泥质土层（最厚深度可达11m 左右），且淤泥处于流塑状态；K0+900～K2+011段为旧路面，旧路面周围为钢筋加工厂或仓库。全线机动车道均采用深层搅拌桩进行路基加固，由于沿线淤泥厚度均较厚，一般路段按照摩擦桩进行设计，长度为12m，鱼塘段和桥涵段深层搅拌桩按照端承桩进行设计，进入残积土层不少于2m，本工程鱼塘段和桥涵段搅拌桩长度为15m。2 背景分析软土是第四纪全新纪形成的近代沉积物，可分为两大类，第一类是不含或少含有机物的软黏土；第二类是含有有机质的淤泥或淤泥质土，本工程的软弱土层为第二类。由于淤泥具有承载力较低，排水难度高，沉降时间长等特性，利用以上软土作为路基持力层时，在自收稿日期：2016-11-28作者简介：于光倩（1987—），女，助理工程师，主要从事公路养护管理方面的工作。30

暂缓施工稳定层和路面结构，可作为临时道路让现场运输车辆行驶或用压路机进行反复压实。4 方案比选及优化4.1 方案比选（1）方案一：排水固结法排水固结法是含水量和土层渗水率较大的土层常采用加固形式，其主要的优缺点如下：优点：造价低，施工方便，无噪音无污染，堆载材料可重复利用。缺点：施工工期长，对渗水量较低的淤泥层预沉降效果有限。（2）方案二：高压旋喷桩加固优点：加固效果好、工期短、加固影响范围广。缺点：造价高，在淤泥层中桩身成桩效果差。（3）方案三：换填法+深层搅拌桩综合处理支护法优点：施工方便、环境污染小、加固效果好。缺点：施工工序多，现场控制比较重要，在淤泥层中桩身成桩效果差。根据上面三种方案，最终确定选择了方案三。4.2 方案优化（1）通过计算，对路基下3m范围的淤泥进行换填，并通过分层灌水加速沉降。（2）加长深层搅拌桩桩身长度，使其可打穿淤泥层，进入残积土层不少于2m。（3）施工完该段路基后，结合现场实际情况，将该段路基设置有临时便道，开放该段道路交通，待全线路基施工完成后，统一施工稳定层和沥青工程。5 施工方法及处理成果（1）清淤。挖通道路范围内的4个鱼塘，采用水上勾机挖除鱼塘下的淤泥，挖至设计标高后，抽干鱼塘内的水，修筑临时便道，采用勾机在鱼塘挖集水井（直径约为1m，深度约为80cm），集水井的间距纵横方向间距均为20m，彻底排干鱼塘内积水，对浮泥再一次进行清除。（2）分层回填及灌水。在利用鱼塘原土壁做封土埂，并设计分格土埂，通过试验段确定方格土埂的面积，灌水时间长度、灌水深度、层厚度等参数。灌水回填施工应注意以下几点：封土埂宽度可为道路宽度，厚度考虑路面横坡，宜在20～50cm之间；路基长度上横向要每隔5～10m 打一横隔土坝。纵向土坝间距为20m；在土坝方格上灌水时，防止冲刷路基；每层中粗砂的虚铺厚度均应控制36～40cm，最后灌水冲实后厚度为30cm。每层灌水时间控制 1～2d为宜（保证工期效益）并且保证始终有水状态，然后放水晾干；上层下层形成犬牙交错状态，直至路床底下60cm。（3）通过试验桩确定该范围内深层搅拌桩施工水灰比、水泥参入量、搅拌和提升速度以及喷浆压力等参数，施工按照试桩结果施工该范围搅拌桩，并根据压力表和搅交通世界TRANSPOWORLD拌桩阻力判断进入持力层长度，确保每根深层搅拌桩进入持力层不得少于2m，且不少于15m，在达到设计长度前无法继续往下施工或者继续钻进极为困难，需邀请勘察、设计、监理和建设单位到现场确认终孔原则。（4）施工完搅拌桩后，按照设计要求分层回填土方砂，并按照规范要求进行压实，考虑稳定层和沥青工程施工整体性，暂不施工该段范围的稳定层。由于施工中桥需要，需将周围出入唯一通道进行封闭，在与当地居委会、设计单位和建设单位等沟通，在该段路基上设置临时便道，根据设计单位要求采用混凝土对该段道路进行临时硬化，开放该段道路交通。行驶过程中有出现道路损坏的，及时进行修补。（5）施工中桥后对挖掉临时便道的混凝土面层，该段路基进行测量，发现最终沉降达到38cm，达到预期效果。采用土方砂重新回填，与周围路基统一进行压实，保证路基的连续性。6 结语鱼塘段软土路基通过综合处理后，各层稳定层和沥青工程弯沉检测均符合设计要求。本技术的研究应用，可以解决软、硬路基衔接位置不均匀沉降，可广泛运用于新、旧路面搭接位置路基处理，软、硬突变路基处理和桥涵搭板下路基处理等位置，避免今后使用过程中出现跳车现象，提高公路的使用寿命，使今后新建的城市通道能达到业主、设计所期望的效果，减少施工单位和道路管养单位后期检修费用。但此工艺也存在工序较为复杂，工期长和成本高等缺点，还有待进一步简化和完善，从而更广泛地应用推广。参考文献：[1] 侯爱玲，翟雷范. 道路填方路基工程施工技术[J]. 技术与市场，2011（8）：74.[2] 李宬霖. 高速公路填方路基施工技术[J]. 交通世界（建养机械），2013（4）：192-193.[3] 吕清砖. 填方路基的稳定分析[J]. 山西建筑，2010（31）：304-306.[4] 傅珍，王选仓，陈星光，等. 拓宽路基差异沉降特性和影响因素[J]. 交通运输工程学报，2007（1）：58-61.[5] 徐柱杰. 新老路基路面结合处治技术及机理研究[D]. 长沙：长沙理工大学，2005.[6] 蔡振山. 公路拓宽工程软基处理差异沉降和可靠度研究[D]. 泉州：华侨大学，2012.[7] 罗军. 旧路拓宽粉土路基的水分运移及差异沉降形成机理研究[D]. 长沙：长沙理工大学， 2009.[8] 傅波，王桂尧. 路基差异沉降的形成原因及对路面开裂的影响分析[J]. 中外公路， 2006（3）：42-44.（编辑：刘学文）31