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換填法處理市政道路軟土路基的研究

廖霞柳（安徽水利開發(fā)股份有限公司，安徽 蚌埠 233000）

為處理淤泥質(zhì)土、淤泥和沖填土等飽和粘性土路基，文章介紹了換填法處理軟土路基的原理和方法，實(shí)踐證明，換填法處理軟土路基可以提高路基的承載力并解決路基的沉降和穩(wěn)定問題，使道路在使用期間不致產(chǎn)生不利的沉降和沉降差。

路基加固；軟土路基； 換填法

1　換填法概述

換填法就是將路基及底下一定范圍內(nèi)的軟弱土層挖去，然后以質(zhì)地堅(jiān)硬、強(qiáng)度較高、性能穩(wěn)定、具有抗侵蝕性的砂、碎石、卵石、素土、灰土、煤渣、礦渣等材料分層充填，并同時(shí)以人工或機(jī)械方法分層壓、夯、振動(dòng)，使之達(dá)到要求的密實(shí)度，成為良好的人工地基。當(dāng)?shù)鼗浫跬翆虞^薄，而且上部荷載不大時(shí)，也可直接以人工或機(jī)械方法（填料或石填料）進(jìn)行表層壓、夯、振動(dòng)等密實(shí)處理，同樣可取得換填加固路基的效果。

換填法適用于淺層地基處理，包括淤泥、淤泥質(zhì)土、松散素填土、雜填土、已完成自重固結(jié)的吹填土等地基處理，以及暗塘、暗浜、暗溝等淺層處理和低洼區(qū)域的填筑。換填法還適用于一些地域性特殊土的處理；用于膨脹土地基可消除地基土的脹縮作用，用于濕陷性黃土地基可消除黃土的濕陷性，用于山區(qū)地基可用于處理巖面傾斜、破碎、高低差，軟硬不勻以及巖溶與土洞等，用于季節(jié)性凍土地基可消除凍脹力和防止凍脹損壞等。

當(dāng)采用換填法進(jìn)行地基處理時(shí)，應(yīng)根據(jù)荷載性質(zhì)和量級、場地工程地質(zhì)資料及環(huán)境條件并結(jié)合施工機(jī)械設(shè)備與當(dāng)?shù)夭牧蟻碓吹冗M(jìn)行綜合分析，合理進(jìn)行換填設(shè)計(jì)，選擇換填材料和相應(yīng)的施工方法。

2　工程案例概況

某城市道路屬城市路網(wǎng)骨架中東西方向主干路，其中車行道寬度12m，兩側(cè)人行道及綠化帶寬度為2 ×14m。 該地段所處地層巖性以第四紀(jì)海底沉積物為主，表層土多為淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，厚度0.2m～0.7m，灰黃色，重度=17.5kN/m3，孔隙比e=1.14，液性指數(shù)1.08，軟塑流塑狀態(tài)；第二層土為粉質(zhì)粘土，厚數(shù)2.6m～2.8m，灰黃色，重度=19kN/m3，孔隙比e=0.89，液性指數(shù)0.98，軟塑狀態(tài)；第三層土為淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，灰色，重度=18.1kN/m3，孔隙比e=1.06，液性指數(shù)1.13，軟塑流塑狀態(tài)。該路段土壤含水量較大，多處于飽和狀態(tài)，潛層水埋藏較淺，工程地質(zhì)條件對道路工程較為不利。

3　軟弱土層進(jìn)行換填處理

由于本路線地質(zhì)現(xiàn)狀均為軟弱地基，受沿線場地高程限制，路面設(shè)計(jì)高程無法提高，且路基形成后應(yīng)滿足建設(shè)運(yùn)輸車輛使用要求，為此對本路段軟弱土層進(jìn)行換填處理。換填材料采用粒料石灰土混合料，材料質(zhì)量配合比為：石灰∶土∶粒料=10%∶40%∶50%。粒料石灰土混合料7d抗壓強(qiáng)度應(yīng)大于0.5MPa；機(jī)動(dòng)車道換填總厚度為100cm，分3層填筑，第一層填筑厚度為60cm，粒料最大粒徑應(yīng)小于20cm，采用15t壓路機(jī)進(jìn)行輾壓，按路床標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢驗(yàn)；第二、三層填筑厚度均為20cm，粒料最大粒徑應(yīng)小于10cm，按道路基層標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢驗(yàn)。為滿足行車要求，設(shè)3cm石屑磨耗層。土方量計(jì)算表中按90cm計(jì)算，主要考慮路基沉降量和面層基層施工時(shí)清理厚度。非機(jī)動(dòng)車道換填總厚度為80cm，第一層換填厚度與機(jī)動(dòng)車道相同，第二層為20cm石灰土，灰土配合比為12:88，石灰土混合料7d抗壓強(qiáng)度應(yīng)大于0.5MPa。

圖1　路基換填結(jié)構(gòu)

機(jī)動(dòng)車道路面層結(jié)構(gòu)至上而下為：4cm中粒式瀝青混凝土上面層；6cm粗粒式瀝青混凝土下面層，透層瀝青，2×20cm粉煤灰水泥碎石（二灰碎石）基層；20cm粉煤灰、石灰、水泥、碎石（三灰碎石）底基層，粒料石灰土換填層。非機(jī)動(dòng)車道路面結(jié)構(gòu)至上而下為：3cm細(xì)粒式瀝青混凝土上面層，4cm中粒式瀝青混凝土下面層，透層瀝青，20cm粉煤灰水泥、碎石（二灰碎石）基礎(chǔ)、石灰土換填層。

4　施工關(guān)鍵技術(shù)說明

①粒料石灰土層施工中的關(guān)鍵是將粒料石灰土層加密到設(shè)計(jì)要求的密實(shí)度。加密的方法常用的有振動(dòng)法（包括平振、插振、夯實(shí)）、水撼法、碾壓法等。這些方法要求在基坑內(nèi)分層鋪筑，然后逐層振密或壓實(shí)，分層的厚度視振動(dòng)力的大小而定，一般為15～20cm，每層鋪筑厚度不宜超過60cm。分層厚度可用樣樁控制。施工時(shí)，應(yīng)將下層密實(shí)度經(jīng)檢驗(yàn)合格后，方可進(jìn)行上層施工。

②鋪筑前，應(yīng)先行驗(yàn)槽。浮土應(yīng)清除，邊坡必須穩(wěn)定，防止塌土?；樱ú郏﹥蓚?cè)附近如有低于地基的孔洞、溝、井和墓穴等，應(yīng)在未做墊層前加以填實(shí)。

③開挖基坑鋪設(shè)粒料石灰土?xí)r，必須避免擾動(dòng)軟弱土層的表面，否則坑底土的結(jié)構(gòu)在施工時(shí)遭到破壞后，其強(qiáng)度就會(huì)顯著降低，以致在路面結(jié)構(gòu)荷重的作用下，將產(chǎn)生很大的附加沉降。因此，基坑開挖后應(yīng)及時(shí)回填，不應(yīng)暴露過久或浸水，并防止踐踏坑底。

④粒料石灰土底面應(yīng)鋪設(shè)在同一標(biāo)高上，如深度不同時(shí)，基坑地基土面應(yīng)挖成踏步或斜坡搭接，各分層搭接位置應(yīng)錯(cuò)開0.5m～1.0m距離，搭接處應(yīng)注意搗實(shí)，施工應(yīng)按先深后淺的順序進(jìn)行。

⑤人工級配的粒料石灰土應(yīng)將粒料石灰土拌和均勻后，再行鋪填搗實(shí)。

⑥搗實(shí)粒料石灰土?xí)r，應(yīng)注意不要破壞基坑底面和側(cè)面土的強(qiáng)度。因此，對基坑下靈敏度大的地基土，在粒料石灰土最下一層宜先鋪設(shè)一層15～20cm的松砂，只用木夯夯實(shí)，不得使用振搗器，以免破壞基底土的結(jié)構(gòu)。

5　換填路基質(zhì)量檢驗(yàn)

換填路基質(zhì)量檢驗(yàn)包括：分層施工質(zhì)量檢查和工程整體質(zhì)量驗(yàn)收。

5.1分層施工的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)路基施工技術(shù)規(guī)范粒料石灰土的壓實(shí)系數(shù)一般應(yīng)達(dá)到0.95。粒料石灰土的分層施工質(zhì)量可選用環(huán)刀壓入法：環(huán)刀容積2×106～4×106mm3，徑高比1∶1。并采用定向筒壓入。環(huán)刀內(nèi)粒料石灰土樣應(yīng)（不包括尺寸）大于10mm的泥團(tuán)或石子。測點(diǎn)布置：每200m每壓實(shí)層測4處。

5.2路基彎沉觀測

彎沉值反映路基上部的整體強(qiáng)度，彎沉值達(dá)到設(shè)計(jì)要求的路基是路面承載力和耐久性的基本保證。如果彎沉值過大，其變形也就越大，路面各層也 就容易破裂?；貜棌澇林禍y試應(yīng)用貝克曼梁法，采用10t標(biāo)準(zhǔn)車測得。為檢驗(yàn)路基的處理效果和承載能力，對試驗(yàn)路段進(jìn)行了30d、60d和100d的彎沉檢測，檢測結(jié)果見表1。

不同時(shí)間路基頂部的代表彎沉值（1/100）mm　表1

從測試彎沉的結(jié)果，可以看出隨著時(shí)間的增加，路基的代表彎沉值越來越小，其路基承載能力在增加，并滿足《公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評定標(biāo)準(zhǔn)》（JTJ-2004）規(guī)定：在路基施工完成后對路基頂面進(jìn)行彎沉值檢測，其彎沉值“不大于設(shè)計(jì)計(jì)算值”。

6　結(jié)語

通過對換填后路基分層施工質(zhì)量檢驗(yàn)和路基工程質(zhì)量的整體驗(yàn)收試驗(yàn)表明：經(jīng)過換填處理的人工路基，可以把上部荷載擴(kuò)散傳至下面的下臥層，以滿足上部路面結(jié)構(gòu)所需的地基承載力和減少沉降量的要求。當(dāng)路基下面有較軟土層時(shí)，也可以加速軟弱土層的排水固結(jié)和強(qiáng)度的提高。該處理方法對改善軟土地基的承載能力和變形性能都有良好的效果，明顯地提高了地基抵抗變形的能力，使地基沉降趨于均勻。試驗(yàn)路段的檢測結(jié)果能夠達(dá)到各項(xiàng)使用指標(biāo)。

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U416.1

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1007-7359(2016)03-0188-03

10.16330/j.cnki.1007-7359.2016.03.069

廖霞柳（1982-），女，安徽祁門人，畢業(yè)于南京大學(xué)，本科，工程師。