魏承鋒

(廈門合誠工程設(shè)計(jì)院有限公司，福建 廈門 361006)

在提高城市道路工程水平，強(qiáng)化城市道路安全與質(zhì)量方面，需要注重對軟基問題解決方法的研究和探索。文章基于對軟基的分析，深入仔細(xì)地研究了軟土路基形成的主要原因，并針對目前較為集中的城市道路工程中的軟基問題，提出了可行性的解決措施，包括沉降控制標(biāo)準(zhǔn)、粉噴樁法、軟土處理技術(shù)、水泥攪拌樁處理、加載預(yù)壓處理法、地基加筋處理法以及排水固結(jié)處理法，旨在為應(yīng)對道路軟基現(xiàn)象，提升道路工程質(zhì)量水平提供有效的借鑒。

1 軟基分析

城市道路工程中，路基施工是非常重要的環(huán)節(jié)。路基是道路基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，是道路工程的基礎(chǔ)。在道路施工中，軟基問題應(yīng)當(dāng)引起關(guān)注。軟基是由軟土形成的路基，由于城市道路承載較大的交通壓力，在車輛等行駛和碾壓過程中，會(huì)給路基帶來較大的負(fù)載壓力，軟土路基的承載性能較差，會(huì)在道路使用過程中出現(xiàn)一系列安全和質(zhì)量問題，對正常的道路交通秩序造成影響[1]。軟基的結(jié)構(gòu)為軟土，在分析軟基問題時(shí)就要從軟土的特點(diǎn)出發(fā)。軟土區(qū)別于正常土層的最大特點(diǎn)，就是軟土的土壤較為松散，土層密實(shí)程度較低，而且很多軟土層含水比例較高，會(huì)增加軟土層流動(dòng)性。在這樣的軟土層條件下，當(dāng)城市道路在交通負(fù)載時(shí)，就容易出現(xiàn)路基不穩(wěn)等情況，如城市道路使用時(shí)經(jīng)常發(fā)生的沉降、坍塌等，都與軟基問題有直接關(guān)系(見圖1)。

圖1 城市道路軟基分析

2 軟土路基形成的主要原因

軟土路基成因，與施工中措施方法不當(dāng)或者對施工環(huán)境考慮不周有關(guān)。在軟土層進(jìn)行道路施工中，未充分考慮到軟土層對路基的影響，從而在設(shè)計(jì)和施工中，排水措施缺乏，道路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也不利于排水，造成軟土路基問題凸顯。軟土路基的最大隱患在于，路基強(qiáng)度薄弱，不能夠提供較強(qiáng)的道路使用支持，尤其是當(dāng)路基含水嚴(yán)重時(shí)，路基基礎(chǔ)土層流動(dòng)性加大，路基不穩(wěn)狀況嚴(yán)重[2]。軟土路基形成中，設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的影響，主要是路基排水性較差，當(dāng)雨水等積聚在路基周圍時(shí)，無法快速有效排出，導(dǎo)致雨水滲透到路基內(nèi)部。路基排水設(shè)計(jì)，需要通過對路基結(jié)構(gòu)的有效把握，對路基寬度、傾斜度等予以分析和計(jì)算，當(dāng)不滿足上述排水要求時(shí)，就會(huì)增加軟土路基沉降和坍塌的可能性。

3 城市道路工程中的軟基問題

3.1 沉降問題

城市道路軟基問題，經(jīng)過對軟基成因的分析可知，沉降是最典型和最常見的。沉降與道路工程施工有關(guān)，在軟基情況下，會(huì)出現(xiàn)不同的沉降現(xiàn)象。根據(jù)既往的道路施工經(jīng)驗(yàn)，沉降與路基層施工步驟和方式有關(guān)。如施工中底層先施工，沉降情況也較為嚴(yán)重[3]。由于沉降程度不同，給道路路基帶來的實(shí)際影響也有所差異，比如有的道路軟基環(huán)境中，局部沉降較為明顯，其他部位的沉降狀況較輕。在城市道路路基施工中，由于不同的環(huán)境條件會(huì)增加沉降控制的難度，因此需要加強(qiáng)軟基處理能力，將沉降問題消除或者控制在安全范圍之內(nèi)。

3.2 排水問題

城市道路塌陷等問題，主要與道路路基排水不暢有關(guān)。由于軟基本身含水性較大，當(dāng)雨水等水體侵入后，會(huì)增加軟基流動(dòng)性。軟基底層的土層流動(dòng)后，就會(huì)在軟基結(jié)構(gòu)中留下較大的中空位置，這樣的中空體積不斷擴(kuò)大，最終造成道路路基無法繼續(xù)承重，最終導(dǎo)致路面塌陷。排水問題在軟基施工中容易被忽視，但是一旦排水問題得不到解決，會(huì)造成道路軟基的影響進(jìn)一步加劇。排水問題除了與軟土結(jié)構(gòu)有關(guān)，往往與道路路基施工技術(shù)等也有關(guān)。道路并不是僅以路基和路面構(gòu)成，還包括了路堤結(jié)構(gòu)。路堤雖然是道路的輔助結(jié)構(gòu)，但是在路基排水方面起到的作用不容忽視。路堤與路基相連，路基排水必然通過路堤，因此要正確、規(guī)范處理路堤。從道路施工方案、圖紙等角度進(jìn)行優(yōu)化，將路基與路堤結(jié)構(gòu)作為一個(gè)整體加以研究和分析，為軟基處理施工作業(yè)提供依據(jù)和參考。

4 城市道路工程中的軟基問題的解決方法

4.1 沉降控制標(biāo)準(zhǔn)

城市道路軟基問題需要引起高度重視，在解決軟基問題時(shí)，需要明確軟基控制標(biāo)準(zhǔn)。軟基造成的道路沉降，是道路工程最大的隱患之一。在沉降控制中，需要結(jié)合國家出臺(tái)的相關(guān)政策和指標(biāo)，并且根據(jù)城市道路工程方案、圖紙等，對具體的控制標(biāo)準(zhǔn)予以細(xì)化，使其在控制軟基沉降方面起到指導(dǎo)作用。根據(jù)國家規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，符合道路工程路基標(biāo)準(zhǔn)的沉降范圍，必須嚴(yán)格控制在50cm。

4.2 粉噴樁法

城市道路工程施工中，需要基于對軟基的問題解決目的，將施工技術(shù)應(yīng)用于改善軟基的方面。根據(jù)對軟基成因的分析，可以歸納出軟基改善的實(shí)施方向。諸如軟基問題主要與軟土層性質(zhì)、含水量等因素有關(guān)，在應(yīng)對施工軟基條件時(shí)，可以采用粉噴樁技術(shù)，改善軟基土層的性質(zhì)。軟土層無法基于道路路基較強(qiáng)的支撐，粉噴樁技術(shù)則通過對軟土層結(jié)構(gòu)的改善，利用施工機(jī)械來強(qiáng)化軟土層。軟土層離散性較大，土層顆粒之間黏合性差，導(dǎo)致土層容易發(fā)生流動(dòng)和偏移。利用粉噴樁方式，用機(jī)械設(shè)備在軟土層中鉆孔打樁，然后以水泥粉等作為樁孔的填充材料。將這些填充材料噴入樁基孔洞中，然后利用施工攪拌技術(shù)，將材料充分?jǐn)噭?dòng)。在攪動(dòng)過程中，不僅材料能夠融合更加充分，提高水泥粉等材料性能，還能夠加強(qiáng)水泥漿等與柱樁周圍軟土層內(nèi)壁的黏合度。攪拌過程中，由于水泥粉具有較強(qiáng)的吸水性質(zhì)，當(dāng)與周圍軟土層直接接觸時(shí)，會(huì)從軟土層吸收大量的水分，這樣可以促使軟土層含水量明顯降低，對提高路基穩(wěn)固性有積極成效。水泥粉吸收水分后，形成較容易固定塑型的水泥漿，水泥漿干燥后形成水泥柱樁，可以作為強(qiáng)化和穩(wěn)固路基的重要結(jié)構(gòu)。粉噴樁技術(shù)在城市道路施工中較為常見，尤其是在含水量較大的軟土環(huán)境施工中，這種技術(shù)方法可以取得較好的效果。

4.3 軟土處理技術(shù)

城市道路工程施工中，可以結(jié)合具體情況來進(jìn)行軟土處理。軟土是軟基形成的重要原因之一，在軟土處理中，可以結(jié)合軟土體積等要素，進(jìn)行有效的土層置換。當(dāng)?shù)缆肥┕r(shí)，軟土層體積不大時(shí)，這種處理技術(shù)是較為高效的，而且能夠較為徹底解決軟土的影響。城市道路工程中，面對施工環(huán)境條件不同，某個(gè)路段遇到軟土條件時(shí)，可以將該路段的土層，按照路基設(shè)計(jì)和施工要求進(jìn)行置換。置換軟土層時(shí)，需要對路基寬度、深度等按照圖紙進(jìn)行測量和標(biāo)記，然后利用土方挖掘機(jī)械，將該區(qū)域軟土層挖掘出來。挖出的軟土及時(shí)進(jìn)行清運(yùn)，避免進(jìn)入到基坑中造成置換效果的影響。置換軟土的關(guān)鍵在于置換的土層，強(qiáng)度、穩(wěn)固度都要嚴(yán)格符合道路施工要求，避免工程施工效果達(dá)不到預(yù)期。在軟土處理技術(shù)實(shí)施中，對取代原有軟土層的土壤需要經(jīng)過嚴(yán)格的檢測和判斷，確認(rèn)其性質(zhì)符合路基施工標(biāo)準(zhǔn)后，可以進(jìn)行置換施工作業(yè)。置換時(shí)需要一層一層推入硬土，每推入一層要進(jìn)行夯實(shí)操作，這樣可以強(qiáng)化置換土層的密實(shí)度，提高其穩(wěn)固性。當(dāng)土層都完成置換后，還要再次進(jìn)行夯實(shí)，通過專門的道路夯實(shí)機(jī)械來回碾壓，讓路基土層強(qiáng)度更好，均勻性更加，而且這樣的夯實(shí)碾壓還能夠提升路基性能，防止道路后續(xù)使用中路基出現(xiàn)沉降。

4.4 水泥攪拌樁處理

軟基改進(jìn)施工中，可以通過在軟基結(jié)構(gòu)中，增加一個(gè)穩(wěn)固結(jié)構(gòu)，讓軟基性質(zhì)發(fā)生改變。水泥攪拌樁技術(shù)，是通過在道路工程軟基中，利用攪拌樁對軟土結(jié)構(gòu)予以改善，將水泥等用于加固路基的方法。水泥攪拌樁技術(shù)實(shí)施中，需要注重兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，也就是水泥配比材料以及施工操作方法。水泥用于路基攪拌樁施工中時(shí)，并不是單純地將水泥作為樁基材料，而是需要在水泥中配比砂石等，這樣能夠改變水泥性能，提高水泥攪拌樁的強(qiáng)度。由于水泥在攪拌樁灌注后，會(huì)逐漸固化凝結(jié)，水泥攪拌樁成為路基結(jié)構(gòu)的一個(gè)組成部分。攪拌樁會(huì)對軟基形成應(yīng)力作用，如阻擋軟基變形。當(dāng)軟基結(jié)構(gòu)發(fā)生變時(shí)，變形產(chǎn)生的應(yīng)力與水泥柱樁的應(yīng)力可以抵消，實(shí)現(xiàn)了對軟基的固定作用。軟基承載負(fù)荷性較差，水泥攪拌樁還能夠分擔(dān)這種道路外力。當(dāng)?shù)缆烦休d交通壓力時(shí)，壓力通過路面和路基傳遞到水泥樁，這些較大的外力有多個(gè)水泥攪拌樁分擔(dān)后，對軟基的作用力就明顯減少，道路負(fù)載力對軟基的影響和破壞也大大降低，從而確保了路基的穩(wěn)固與安全，同時(shí)也能夠延長軟基使用壽命。

4.5 加載預(yù)壓處理法

城市道路路基設(shè)計(jì)中，需要對整個(gè)道路使用時(shí)的最大承載范圍予以確認(rèn)，并基于這個(gè)承載范圍的最大值進(jìn)行路基強(qiáng)度設(shè)計(jì)。由于軟基無法達(dá)到相關(guān)要求，一般需要增加路基結(jié)構(gòu)，提高路基頂面性能。路基頂面與路面銜接，路面作用力會(huì)直接作用于路基頂面，軟基頂面無法承載負(fù)荷時(shí)，就會(huì)逐漸發(fā)生變形、偏移，造成沉降、塌陷等問題。在加載預(yù)壓處理技術(shù)中，可以通過對道路承載的科學(xué)合理計(jì)算，對路基需要承載的最大應(yīng)力做出準(zhǔn)確判斷，并以此為依據(jù)來增強(qiáng)路基頂面的性能。路基頂面施工時(shí)，按照最大承載力進(jìn)行預(yù)壓加載，也就是在路基施工中就考慮到后續(xù)的強(qiáng)度要求，從而模擬真實(shí)的道路壓力，檢測路基是否出現(xiàn)變形和沉降等現(xiàn)象。加載預(yù)壓技術(shù)，能夠在道路路基施工過程中，就隨時(shí)發(fā)現(xiàn)軟基問題并予以改進(jìn)。路基加載預(yù)壓時(shí)，軟基如果出現(xiàn)沉降，則要求施工單位對沉降后的路基進(jìn)行填充和夯實(shí)，然后再次進(jìn)行加載預(yù)壓，直至道路路基不再發(fā)生沉降和其他變形。由于這種技術(shù)可以較好防范軟基沉降對道路施工的影響，可以在路基施工中結(jié)合其他技術(shù)使用，提高軟基處理效果。

4.6 地基加筋處理法

軟基處理過程中，針對軟基造成的地基變形等情況， 需要采用有效的強(qiáng)化措施。地基加筋技術(shù)，是在傳統(tǒng)地基結(jié)構(gòu)中，采用鋼筋技術(shù)來增強(qiáng)受力層的性能， 使其能夠具有較強(qiáng)的抗變形能力，從而防范軟基沉降情況出現(xiàn)。軟基結(jié)構(gòu)在承載性方面有嚴(yán)重缺陷，但是鋼筋具有較強(qiáng)的變形恢復(fù)性能，即便鋼筋受到較大作用力出現(xiàn)變形，也能夠基于鋼筋本身的彈性快速恢復(fù)如初。 地基加筋處理技術(shù)，就是在軟基施工條件下，在路基施工中增加鋼筋結(jié)構(gòu)。路基主要以混凝土結(jié)構(gòu)為主， 鋼筋可以與混凝土結(jié)合使用。路基加筋在混凝土層上進(jìn)行加鋪，鋼筋加鋪時(shí)需要進(jìn)行必要的設(shè)計(jì)。一般為了保證鋼筋受力均勻，可以采用網(wǎng)絡(luò)方式的加筋措施，也就是鋼筋保持橫縱兩個(gè)方向，這樣可以確保鋼筋受力在90°角方向趨于平衡，避免鋼筋局部受力過大造成的永久性變形或者變形程度過大問題。

4.7 排水固結(jié)處理法

道路軟基中的排水問題較為突出，在排水結(jié)構(gòu)的改進(jìn)方面，需要采用排水固結(jié)技術(shù)予以處理。軟基排水效果，與路堤設(shè)計(jì)有關(guān)。路堤是道路的重要結(jié)構(gòu)之一，路堤位于道路路基兩側(cè)，起到道路路基穩(wěn)固作用的同時(shí)，對路基排水有直接影響。道路路基排水過程中，水體需要滲透路堤才能夠有效排出，這就需要對路堤設(shè)計(jì)和施工加以控制。軟基道路的路堤，應(yīng)當(dāng)具有更強(qiáng)的排水性，這樣才能夠確保含水量較高的軟基，能夠?qū)⒎e水快速排出，避免造成路基土層流動(dòng)問題。排水固結(jié)技術(shù)，利用了路堤材料和結(jié)構(gòu)。在路堤底層采用滲水性較強(qiáng)的細(xì)沙，細(xì)沙與其他土層相比，由于細(xì)沙顆?？障遁^大，水體流經(jīng)細(xì)沙時(shí)不會(huì)受到較大阻礙，也就防止了水體積聚在路基部位。排水固結(jié)技術(shù)的實(shí)施關(guān)鍵，在于對細(xì)沙層的施工控制上。細(xì)沙層的厚度與排水性有關(guān)，細(xì)沙層越厚，滲水性越強(qiáng)，但是考慮到城市道路實(shí)際情況以及施工設(shè)計(jì)，一般來說砂層厚度在1m左右為佳。在該軟基技術(shù)實(shí)施中，還要考慮到砂層的流失等問題。砂石流失性較大，如果不對路堤砂層進(jìn)行保護(hù)，道路長時(shí)間使用的過程中，砂層也會(huì)隨著排水流動(dòng)，細(xì)沙會(huì)被沖上路面或者流失，對軟基處理施工產(chǎn)生不利影響。在施工時(shí)，可以考慮在路堤砂層表面增加碎石、黏土層，該層能夠保護(hù)砂層，延長砂層排水能力。

5 結(jié) 語

城市道路工程中，軟基問題需要引起關(guān)注。軟基對于城市道路的安全與質(zhì)量有較大影響。很多城市道路出現(xiàn)的沉降、塌陷等情況，最終都可以追蹤溯源到軟基問題上。軟基問題的處理，需要從道路施工技術(shù)和方法上進(jìn)行優(yōu)化和完善。隨著軟基問題的凸顯，在施工技術(shù)層面也進(jìn)行了有效的改進(jìn)，將軟基情況予以改善，消除軟基因素對路基性能的干擾，應(yīng)對軟基帶給道路工程施工的挑戰(zhàn)，為城市道路交通基礎(chǔ)建設(shè)提供有力支持，這是道路工程發(fā)展的重要任務(wù)之一。