杨柳红

（福建安华发展有限公司，福建 南平 363005）

软土地区市政道路因承载力不足极易出现路面不稳定、路基不均匀沉降以及水平位移等问题。软土地基的处理，常用的技术有换填法、强夯法、化学加固法、堆载预压法等，工程应用中应根据地形地貌、地层成因类型、岩土性质、产状与分布情况、软土地基厚度、地下水类型和分布情况、软土的物理力学性质、材料场地情况以及工程级别等因素，选择合适的软土地基处理方法。换填法具有施工工艺简单，可就地取材，效果好，速度快，不需要特殊机械设备等优点，在软土地基处理中应用频率相对较高。本文仅对换填法技术用于在市政工程软土地基的处理进行分析。

软土一般指在静水和缓慢流水环境中沉积，以黏性土为主并伴有微生物作用的近代沉积物，多分布于江、河、海洋沿岸、内陆湖泊、池塘和多雨的洼地，如淤泥和淤泥质土、冲填土、泥炭土和沼泽土等，淤泥和淤泥质土是软土中较为主要的类型。软土地基具有流动性强，天然含水量高，孔隙比大，压缩性高，抗剪强度低，固结系数小，固结时间长，透水性差，物理力学性质相差较大等特点[1]。

相对于普通地质的基础，未经处理的软土地质强度低，若在这类地基上建造多层建筑物，由于荷载偏心或软土层厚薄不均，分布不一容易引起沉降，沉降量过大可能导致建筑物倾斜，墙体开裂，甚至倒塌，相邻建筑物过近或相邻建筑物荷载差异过大也可能会出现倾斜；
软土含有大量水分，固结程度很低，并有明显的触变性，且软土地基的欠固结土或大面积填土产生负摩擦力引起的沉降会严重影响路面的平整度，影响道路通行能力和安全性，路基路堤还可能会随着软土地基一起产生滑动现象，从而使整个路面遭受到破坏。

为保障市政工程道路的安全实施，需对软土地基进行相应的处理。换填法又被称为置换法，指的是先开挖掉基础底面以下的软弱土层，回填强度较高且压缩性较低的土料、碎石料、灰土料或矿渣土等材料，分层夯实，形成坚硬的垫层基础，利用垫层的高强度和低压缩性，以及扩散附加应力的性能，提高地基承载能力。换填深度一般在3m以内，不应小于0.5m[2]，若换填的垫层太薄，效果不明显；
若太厚，工期较长，工程造价高，不经济。按照材料的不同可以将换填法中的垫层分为砂垫层、碎石垫层、砂卵石垫层等类型。换填法适用于淤泥、淤泥质土、杂填土、松散素填土等地基处理。

以福建省漳州市草寮街拓通工程为例对换填法在市政工程软土地基处理中的应用进行分析。

2.1 工程概况

草寮街拓通工程为市政工程施工项目，位于福建省漳州市芗城区，道路全长493.52m，西起元光南路，东至丹霞路。工程红线宽度为20m，设计行车速度为20km/h。其中元光南路至元江路为新建路段，元江路至丹霞路为改建路段。工程为城市支路，施工内容包括排水工程、道路工程、交通工程、照明工程、绿化工程等，其中道路路面为沥青混凝土面层，雨水管道为钢筋混凝土管，污水管道为HDPE缠绕增强管。

工程所在地靠近九龙江西溪段，沿线地段为冲洪积阶地地貌，有大量高含水率淤泥与淤泥质黏土，软土地基分布较为深厚，地势低洼，经常出现大面积积水的现象，地表常年较为潮湿；
施工期间正值漳州多雨频发的季节，同时周边小区密集，人口活动频繁，需要采取各种雨期施工的措施。软土地基的处理成了该工程的首要任务。

根据钻探揭露的地层情况，该路段地基土自上而下分为人工成因（Qml4）素填土，冲洪积成因（Qal+pl4）粉质黏土、淤泥质黏土、细砂、淤泥质黏土和圆砾，残积成因（Qel）砂质黏性土，下伏基岩风化层等，这些软弱土层无法满足该市政道路的建设需求，因此需要利用级配碎石将淤泥与淤泥质黏土进行置换（如图1所示）。

图1 路基换填碎石平面布置图

2.2 施工准备

在进行换填施工之前，应做好相应的准备工作。

（1）材料准备。例如草寮街工程换填的级配碎石采用5～40的天然级配，最大粒径不大于50cm，含泥量应小于5%，针片状含量小于20%进行换填，不得含有草根、树叶等杂物，中间加铺两层土工格栅，土工格栅采用拉伸型双向聚丙烯（TGSG40-40），每延米纵向抗拉屈服强度不小于40kN。

（2）设备准备。不仅需要适合施工工艺的要求，也同时需要满足施工进度的要求，提高软土地基处理的机械化水平，如挖掘机、推土机、压路机、打夯机、装载机、推土机等设备。

2.3 施工要点

（1）工艺流程：检验材料质量-分层铺筑-洒水-碾压或夯实-找平验收。

（2）作业人员采用排水沟降水的方法，在路基两侧开挖排水沟，将地下水位降至基础底面以下500mm，确保施工期间排水通畅，避免基坑受水浸泡。利用挖掘机等设备开挖基坑，尽量避免扰动基底土，减少对基底土的破坏，避免其强度的降低。为了避免超挖现象可以通过预留300～500mm由人工开挖，或者出现了超挖，在标高允许的情况下可适当调整碎石垫层的高度。整平过程中，任何车辆不得通行。

（3）换填前，先进行验槽工作，确保浮土清除干净，边坡稳定，待五方签认后方可进行下一步的工序。回填应及时，坑底土不易暴露过长时间或受水浸泡，并防止作业人员踩踏。

（4）碎石垫层可有效提高地基承载力，避免地基破坏，减少沉降量，加速软弱土层的排水，避免地基土的塑性破坏，防止冻胀等作用，可见，换填法的主要作用是改善软土地基的承载力并减少其沉降。这一主要目的通常是通过换填的材料质量和垫层的压实度来实现。把填料的级配、压实度作为控制的重点，做好这两个方面的双控工作，是控制垫层施工质量的最佳手段。

根据同一标高处软弱土层的容许承载力计算厚度，确保碎石垫层底面处土的自重应力与附加应力之和小于或等于软弱土层的容许承载力。若将承载力设置得过高会加大垫层的厚度，降低施工合理性。若厚度太小会影响换填法的施工效果。草寮街工程软弱土层的容许承载力在60~80kPa之内，且压缩模量为3MPa，所以需要将碎石垫层地基容许承载力设置为100~200kPa，将碎石垫层的厚度控制在1m之内（见图2）。

图2 碎石垫层的结构示意图

（5）采用分层铺筑的方式进行回填作业，在回填周边设标高控制桩，利用水准仪在每层摊铺后测量厚度，将每一层控制在150~200mm，不宜超过300mm的厚度，为确保路基边缘的压实度，两侧各超宽150mm。先用推土机根据测量放样的标记进行初步整平，推土机难以工作的部位，人工进行整平。发现砂窝或石子成堆的现象时，应将砂子或石子挖出，再分别填入级配好的碎石。整平时如有局部凹陷，路基两侧边线、左右半幅衔接处都需人工进行找平。

（6）在换填的级配碎石中可增设各种类型的加筋材料，如土工布、土工格栅等，形成复合垫层，提高结构层的扩散应力，使压缩应力分布均匀，增强垫层整体性和刚度，减小不均匀沉降，同时还能约束侧向变形。草寮街拓通工程铺设两层土工格栅，施工时土工格栅均匀张拉，相邻两幅格栅在交界处的搭接用扎丝绑扎，绑扎间距50cm，纵向搭接宽度为15cm，张拉紧后用U型钢钉定位，间距为1.5cm。铺设土工格栅后，应及时摊铺上层材料，材料不宜直接卸在土工格栅上，卸料的高度不超过1m，避免造成局部承载能力不足。

（7）碾压前检测材料铺设后的高程，横坡及平整度合格后，根据施工现场的天气情况，适当洒水以保持材料的最佳含水量，及时进行压实工序，碾压顺序为“先低后高、先轻后重，先静后动，先慢后快”，压实应连续作业。根据不同的换填材料选择不同的施工机械。该工程采用12T压路机进行分层碾压密实，控制碾压的速度，第一遍碾压时需要进行1~2次碾压（不开震动），以免扰动基底土，第二遍碾压4~6次（开震动），增强压实度。边角或压路机难以碾压到的部位采用打夯机进行夯实，落距保持在400~500mm，每一夯压半夯进行夯实，一般不少于3遍，需注意各垫层搭接部位压实度的控制。压路机进行及停车时应错开，间距不小于3m，停车时应停在已经碾压好的路段上，不得急转弯、调头等，压实度的要求如表1所示。

表1 路基压实度（重型标准）

（8）根据监测要求，利用沿着垫层周边设置的标高控制桩进行沉降度的测量，每次回填前后利用水准仪进行标高测量，记录原始标高和沉降值，沉降差应控制在合理范围内。

2.4 质量检验

碾压成型后除及时对压实度进行检验外，还需对平整度、厚度、宽度等项目进行检测（见表2）。

表2 各检测项目表

施工过程中的主要材料、路基填料的承载比（CBR）、软土地基加固后的承载力检验、路基填筑压实度、道路弯沉试验等都是主要的控制要点。

综上所述，地基是市政道路工程的基础，决定了整个项目的质量。市政工程地质条件不佳，可以通过换填法的应用有效改善地基土的变形特性、渗透性，显著提高地基承载力，工后实现沉降显著下降，地下水干扰变小，地基土压缩性降低等预期效果。因此，在市政工程软土地基处理过程中，应结合以往施工经验与软土的特性，依据经济性、有效性原则，选择适宜的软土地基处理技术，充分发挥软土地基处理技术效果，确保市政道路施工作业的顺利开展。

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