摘要：本文主要针对市政道路工程软土路基的沉降及施工处理措施展开了分析，对软土路基特性及沉降机理作了说明，系统研究了软土路基沉降的变形过程，并通过结合具体的实例，给出了一系列有效的处理措施，以期能为有关方面的需要提供参考借鉴。
关键词：市政道路；软土路基；沉降；处理措施
0 引言
在市政道路建设的过程中，路基施工是整个道路施工工序中质量控制的关键环节，路基施工质量的好坏将直接影响着市政道路的完工使用。因此，我们必须要重视对市政道路工程的施工，特别是在软土路基方面，更是要采取有效的处理措施应对沉降的问题，以保障施工道路工程的施工质量。基于此，本文就市政道路工程软土路基的沉降及施工处理措施进行了分析，相信对有关方面的需要能有一定的帮助。
1 软土路基特性及沉降机理
1.1 软土路基工程特性
在工程地质中，软土路基包含淤泥、淤泥质黏土、粉质黏土等，它的特性为孔隙率比较大，含水量高，在承载力较大时会出现不同程度的沉降。在市政道路修建中，如果软土处理不当将会导致沉降过大破坏路面结构层等问题，为后续运营中的行车安全埋下隐患。软土在工程中主要的性质体现为塑性及压缩性。
1.2 软土路基沉降机理
1.2.1 当土体由于正应力引起体积变形时，在性质上只会使土体的体积产生缩变，但不会引起土体的破坏，破坏形成的主要作用是剪应力，当荷载产生剪应力作用时，剪应力超过土体的极限承载范围，便会产生土体变形。土体的密切性直接反映为土体的沉降量，软土路基由于其压缩性大所以沉降量也大。一般的土质在荷载增大时沉降量增大，荷载减小时沉降量减小，而软土土体随着荷载的变化呈现不同情况。软土路基在荷载受力的开始阶段呈现体积减小趋势，随着荷载的增大，土体体积缩小量达到一个定值，并且在一段时间内呈现水平值状态，最后随着时间的推移，土体类似“弹簧”性质，体积有微增大现象。
1.2.2 路基在整个道路结构层的主要作用就是承载，上部路面结构的压力通过路基分散到下部，所以稳定性好并且强度高的路基对于整个路面结构的使用寿命及强度影响最大。经过相关试验证明土体的应力应变类型主要有以下几个特点：
（1）异向性：由于地基土质一般是由于沉积形成，呈分层状分布，在每一层平面上土体较为均匀，但层与层之间的土体性质在物理结构构造上面有很大的不同。在同层平面上，土体之间表现为同向性，但是垂直方向的土体由于土质的模量、密度、孔隙率的不同将会表现为异向性。
（2）塑性变形：软土路基的塑性变形是造成沉降的主要原因。由于软土路基的孔隙率大且含水率高，在土体受压后，土体颗粒之间将产生相对的位移，土粒之间将由于剪切力产生相应的位移。土体荷载消除后，土体无法恢复到原有体积，塑性变形最明显的体现就是沉降值变大。
（3）固结作用：软土土体之间主要是土颗粒吸附及粘聚力的作用。在承压较大时土颗粒会由于承载力产生破碎使得土体体积发生改变。在市政道路运营中，如果软土路基上通行车辆吨位较大，土体将会受到高压荷载作用而产生土体固结作用产生沉降。
（4）硬化软化作用：在进行路基施工时，要对土体进行三轴试验，软土土体破坏前的应变会随着应力的变化而成正相关，即应力增大，土体应变也增大，直到土体破坏，但当应力下降时，应变却在成增大趋势。软化作用在实际施工中会对周围土体的强度起到降低作用，并且对周围土体产生副作用，造成大面积的土体破坏。
1.2.3 在福建等南方地区，软土路基出现沉降的原因还包括：①地下水的影响。地下水位的高低直接影响着路床的稳定性，在土体含水量降低时，土体体积也会随之减小，土体产生收缩发生沉降，另外由于空隙水压力的影响将会使固结压缩量增大产生下沉。②冲刷渗流影响。土体中由于部分土颗粒会由于渗流作用使土体的空隙串通，串通的空隙在承载力的作用下会进行平层下降，或者由于地下管网出现渗漏也会对土体产生冲刷作用造成地表下沉。
2 软土路基沉降变形过程研究
软土路基的沉降变形主要包括形状变形和体积变形两类。在荷载作用下软土路基的变形一般分为三个阶段（如图1所示）：
（1）沉降瞬态变形（瞬态与沉降常态为对应关系）。在路基经过荷载受力的瞬间，由于受力时间非常迅速，土体体积的变化基本可以忽略。在研究中，瞬态沉降变形对土体的影响基本可以保持为一个常数。但是荷载对于土体横向将会产生相应的剪切变形。
（2）主固结状态沉降变形。当承载力为恒载时，土体由于外力作用将会把空隙中的水分排出，土体颗粒之间的距离也会减小，在体积变化过程中将会出现明显的压缩变形。孔隙水的流出速度与空隙压力及渗透压缩性能有关，这部分产生的状态变形，称为主固态变形，它所产生的土体沉降是软土沉降变形的主要阶段。
（3）次固结作用沉降变形。当软土路基的承载力全部由土颗粒承担时，空隙压力所排出的水分速度将会下降，达到不变的应力状态，这是土体的固结排水过程已经结束。后续软土路基将会随着时间的推移进行缓慢变化，称之为蠕变。
图1 软土路基变形三个阶段.png)
3 工程概况
某道路工程是该文化广场内东西走向的重要道路。新榕路西起规划新建的奔驰大道，终点接324国道。新榕路为城市II级次干道，路面采用水泥混凝土结构，路线全长1817.65m，道路宽度24m，道路横断面：24m=1.5m（人行道）+1.5m（树池）+9m（行车道）+9m（行车道）+1.5m（树池）+1.m（人行道）。
本道路工程有部分地段的路基根据地质勘察资料显示广泛分布有淤泥，最大层厚达30m。该地段的地貌单元属于海陆交互相冲淤积平原地貌，地势总体较为平坦、开阔，地表硬壳层厚度较小，现状道路两侧多为耕地、空地、河沟、池塘等。此工程路段中软土路基处理全长为457.65m，桩号为K1+360－K1+817.65，设计图纸综合了某道路工程路基路面的构成和本道路征地红线范围里的土质状况，对于该软基路段采取的处理措施为以深层搅拌粉体固化剂的打桩法为主，并且对于软基效果明显的区域铺设砂石垫层及高强度的土工格栅布置。垫层及土工格栅在力学性能上能够增加软基底部刚度，并为路基提供一个完成的受力刚度平面。
4 软基处理施工措施
4.1 水泥土搅拌粉喷桩法施工方法的原理
水泥搅拌桩法的原理主要是通过水泥胶凝材料的物理化学性能改善软土土体性质。通过搅拌桩等设备将水泥原料喷洒入需要软土中，并且不断拌合均匀，使软土土体与胶凝材料充分拌合发生物理化学反应，使两者之间形成一个受力整体。在实际工程中，水泥搅拌桩法主要分为粉液喷与浆液喷两种方法，前者较后者的主要优势在于前者处理程度要高，并且整个施工过程方便，对于质量可以很好地控制，在粉液喷浆过程中必须保持整个过程连续。
4.2 软土路基处理方案
本工程道路两边边线外0.5m的范围里的软土地基施工时采用了粉体固化剂搅拌桩施工的方法，且进行换填50㎝厚度的砂垫层，砂垫层的底线控制要求在路面结构层以下50㎝且地面以下50㎝处，按设计要求在砂垫层内或底部铺筑一层高强钢塑双向土工格栅来加强土体粘结力，使路基沉降趋于均匀，保持路基稳定。方案施工结构详图如图2。
图2 施工结构详图.png)
4.3 水泥土搅拌粉喷桩法施工
4.3.1 本工程经过现场施工测量原地面的标高并与设计路基面标高对比，现场原地面标高高于设计面，故先平整现场场地至路基设计面标高以下50cm处并进行压实。按照道路设计坐标数据进行道路边线（按道路宽度25m放）测量放样。
4.3.2 搅拌桩的平面布置按照设计的要求，桩位只在设计的道路边线两边各加宽0.5m的路基基础内进行施工，桩距按间距2m处理，按照梅花型排列布置施工。搅拌桩平面布置详图见图3。
图3 搅拌桩平面布置详图.png)
4.3.3 本工程水泥土搅拌桩的单根设计桩径：D=500㎜，长度为10m。喷粉使用材料是普通硅酸盐水泥，其标号可以采用42.5级。根据配合比设计在搅拌桩掺入水泥量约为总体积的15%。施工前先试桩5根，确定每延长水泥固化料用量约56㎏，使用FPJ—2粉体喷射搅拌机械，钻杆数量1根，钻头直径为0.5m，转速为正转85～290r/min、反转60r/min，加固深度为12m。在施工处根据放线位置架设好机械，确保整机的垂直，将搅拌钻头贯入到指定桩底标高后，采用高强度将空气压缩后产生压力将水泥粉体喷射到土体内，并且进行深层搅拌，搅拌机钻头前方的叶片将会使两种胶体充分拌合，并且发生反应后行程固结整体，加强其土体密实度及强度，这样即完成了一根水泥土搅拌桩施工。为了保证处理质量可以重复进行搅拌，根据放线位置进行下一根桩施工。在施工中要注意控制以下几点：
（1）钻杆要保证垂直度。
（2）要控制好钻头进入地基的深度。
（3）水泥粉料的投入量。
（4）钻机的正反转的速度。
4.4 搅拌桩砂垫层施工
水泥土搅拌桩施工完毕，成桩4周后，水泥土桩体的抗压强度满足要求后，进行场地的清理，按照设计路基面标高下50cm的高度进行平整。利用运输机械和手推车采取机械和人工结合的办法先铺筑25cm厚的砂垫层，然后铺设一层高强钢塑双向土工格栅，土工格栅采用搭接的方式进行连接，连接的宽度为1m，并用塑料带绑扎。最后再进行砂垫层的施工，铺设到设计路面的标高，并用人工平振的办法压实。砂垫层施工完毕后进行下一道工序的施工。
5 软土路基变形观测
软土路基施工完毕后，进行路基的沉降与位移的观测。在施工监测时根据现场情况在同一个断面选取地形变化较大并且易出现问题的部位进行布点观测。本工程采用每隔50m设置一个观测横断面，每个断面上设置3个观测点，并在周边固定处设置5个测量基准点，开始每两天利用基准点对观测点进行监测，经测量发现路基稳定后每一周测量一次，测量结果表明该软路基的变形在合理范围内，即可进行下道工序的施工。
软土土体经过上述处理方案施工后，通过一个周期的沉降观测可以看出土体随着时间的推移，沉降量明显减小并且慢慢趋于稳定。可以证明该处理方案在实际操作中效果明显，并且沉降量满足相应规范要求。
6 结语
综上所述，市政道路作为城市建设中非常关键重要的一部分，我们必须要保障道路施工的质量，特别是对软土路基的处理应对上。作为施工方，我们需要认真分析路基沉降的问题，并及时采取有效的措施做好处理，以保证软土路基处理后达到营运阶段所需要的强度及稳定性，从而为市政道路的使用打下坚实保障。
参考文献：
[1]罗清平、周小梅.对市政道路工程中软土路基施工技术的应用探讨[J].中国建材科技.2014（S2）.
[2]张志.市政道路的软土路基问题与施工措施分析[J].江西建材.2015（05）.
论文作者:汪志武
论文发表刊物:《基层建设》2015年29期
论文发表时间:2016/9/19
标签：土路论文; 路基论文; 荷载论文; 道路论文; 工程论文; 水泥论文; 体积论文; 《基层建设》2015年29期论文;