城市道路软弱地基处理技术及应用探究——以昆明金产一期7号路为例

文/孙应昌

1 前言

由于城市的生产生活以及城市扩张的需要，大部分城市都建设在水系较为发达、围湖造田的地区，由此使得很多城市基础设施建设会遇到软弱地基的问题。例如，在城市道路建设中的湿陷性黄土和各种软土地基等，在城市道路建设时必须要对此进行重视。在道路建设时，应对该地区的软土地基进行处理，并在施工阶段合理控制其所发生的风险。由于在城市道路建设时并非仅仅是路面结构以及路基的建设，其更重要的是为了便于市政公用设施的安全性，例如给排水、电力管道、燃气等都包含在内，由此我们必须提高城市道路的整体建设标准。

2 道路软土地基的特点及基本危害

城市道路的软弱地基是指在城市道路建设时地基基础中难以承载的部分，其中包括软土、砂土和湿陷性黄土等。由于这些土层本身存在压缩模量较低且承载力不足的特点，因此会导致城市道路在使用过程中发生沉降变形的问题，而路基变形将导致道路设计高程发生改变，进而影响路面的使用和地下综合管线的安全[1]。

由于软弱土具有孔隙率、含水率较高以及高压缩性的特点，使得该类型土质承载力较低，更容易出现变形破坏。根据土质类型的不同可以将软土划分为淤泥质土、粉土以及粉质黏土等，不同种类土质的指标以及取用的范围存在一定的区别。软土的物理要素使其基础在荷载作用下容易发生自行破坏问题，其基本特点为软土地基在受荷条件下容易产生流变性，进而导致其出现相对缓慢地剪切变形情况，在一定程度下容易发生剪切破坏，从而使道路出现坍塌破坏的情况。

软土地基的主要破坏形式以路面不均匀沉降以及坍塌现象为主，其中路面的坍塌主要是由于土体自身强度低导致，从而出现瞬间的地基破坏或者是位移发生改变。地面所发生的不均匀变形主要是在受荷条件下地基土所发生的长期形变的结果。

3 城市道路中软弱地基的处理方法

3.1 排水固结和堆载预压法

排水固结法是指对于软弱地基当中的饱和土体采用施加外荷载的方法使其出现排水固结现象，进而缩减土体结构中的泥土颗粒间距，增强土体的抗剪切强度；避免软土地基由于具有较大的孔隙率出现不均匀沉降现象，能够提高地基承载力。采用堆载预压法和排水固结法具有相同的作用，本质是为了减少地基中土体的含水量和土体间隙，增强地基土体的密实度；在进行软弱地基处理时，一般采用路基材料在地基表面覆盖的方式将水分挤压排出。

3.2 水泥粉煤灰碎石桩

采用水泥粉煤灰碎石桩主要是将碎石、粉煤灰以及少量的水泥等加入一定量的水，并将其较为均匀的搅拌，通过打桩机作用或者是钻管内泵整体浇筑成粘度相对较高的桩体，再利用褥垫层作用使得桩体之间相连的土体共同组成复合地基。当前大多数的市政工程项目中由于环保及材料采购的困难，因此采用水泥代替粉煤灰，这种方式形成的素混凝土桩其强度一般为C10～C20。根据以往的工程经验可以了解到，在确保CFG 桩的质量要求下，根据现场的施工条件选择施工工艺可以有效提高地基承载力。

3.3 水泥土搅拌桩

该方法的原理是在埋入地下的水泥搅拌桩中注入水泥，并将水泥作为加固剂使得水泥和土壤更为充分地混合，以此实现改变土壤结构和对土质进行增强的重要作用。经过多年的实践证明了解到，水泥土搅拌桩作为改变软土结构的优良方法，本身的造价相对较高，同时在进行施工之前还具有压桩测试周期较长的特点，且水泥搅拌桩并不适合在含水量较大的土质，例如淤泥质土中使用，会使土壤和水泥难以完全成型[2]。

3.4 软弱地基换填处理

软弱地基的换填处理主要是指将软弱地基中稳定性相对较差且结构较为松散的软弱土进行替换，将其置换为强度相对较高的物质。在软弱地基的换填处理中，对换填材料的强度具有较高要求，以此使其在交通运行期间不会因为路面压力的原因产生变形情况，同时所使用的材料还应该具备一定的防侵蚀性，不会出现吸水等情况，例如所使用的煤渣以及砂石等不会因为地下水的原因使其结构出现改变，且在施工过程中由于获取材料较为便捷，因此整体造价并不高，可以满足一般的施工需求。

4 工程案例分析

4.1 工程概况

在昆明泛亚金融产业中心园区一期路网工程中，7 号道路的地质状况整体为剥蚀丘陵地貌结构，该道路沿线位置有拆迁后的空地、农田、水塘以及多种软质疏松土壤，根据现场实地调研以及地质勘察信息，场地中地表自上而下的图土质结构主要包括有：

4.1.1 杂填土和素填土。土质主要由生活垃圾以及碎砖石组成，土质较为松散，含水量较大，力学性能具有较大差异，该层土质厚度为1.8m。

4.1.2 黏土。局部具有可塑性，土质含水率稍高，土质不存在摇振反应，属于中等压缩性土层，土体强度中等，土体厚度为0.5～3m 之间。

4.1.3 第三层为黏土，土体整体为软塑状态，该层为高压缩性土质，整体强度较低，含水率较高。土层厚度为0.8m～6.7m。

表4.1 中心园区一期路网7 号路地勘报告

4.2 软弱地基处理措施

在中心区一期路网当中由于7 号道路范围内的表层杂填土和深层的软弱土层具有较大的范围和深度，尤其是持力层第三层粘性土的压缩性和含水率较高，分布以及厚度较大，根据填土高度对路基沉降量进行计算，结合投资、施工难度、相关技术要求进行现场分析之后决定采用水泥粉煤灰碎石桩进行加固处理，这一处理措施有效减轻了路基沉降问题，同时也符合该道路区域的建设特点。

7 号道路不同路段的地质分布情况具有较大差别，通过计算可以了解到在道路K0+380～K0+996.08路段位置处的路基沉降量较大，其中最大沉降量为41cm。为了减小路基沉降所造成的影响，确保路基变形满足相关要求，在本次道路设计中选择采用深层软土地基的处理方式，即采用CFG 桩进行地基加固处理。CFG 桩的布置情况为K0+380～K0+996.08 路段位置处所采用的水泥粉煤灰碎石桩桩径为0.5m，桩间距为1.8m，并进行梅花形布置；K0+380～K0+700 路段设计桩长为16m，复合地基承载力大于120Kpa，通过静载试验了解到单桩承载力大于280KN。K0+700～K0+996.08 路段位置处采用的设计桩长为17m，实际施工桩长为17.5m，复合地基承载力大于135Kpa，采用静载试验了解到其单桩承载力大于350KN。路段整体的水泥粉煤灰碎石桩设计满足相关的安全性要求。

CFG 桩的施工有振动沉管灌注桩和长螺旋两种工艺。沉管灌注桩投资较小，对周边建筑影响较大，由于本项目周边均为新建民房，为减小施工对周边环境的影响，所以施工时采用长螺旋施工工艺。

图4.1 7 号路段CFG 桩平面分布图

图4.2 7 号路段CFG 桩横剖面图

目前施工道路运营情况良好，经监测工后沉降较小，并未出现路面不均匀沉降以及塌陷等问题。

5 结语

随着当前我国城市化建设的不断发展，城市道路的建设质量也不断提高，因此针对市政道路中所出现的软弱地基问题我们应该在设计阶段就充分重视，以便减小软土地基对城市道路运营所带来的风险问题。在本次研究中对城市道路软土地基的主要类型及风险进行了总结，同时分析了软土地基的主要病害形式，明确了城市道路软土地基的加固措施，在对各种工艺特点进行总结的基础上结合实际案例，在对道路沿线地质条件及覆土特点分析的基础上提出了CFG 桩的加固方法，完成了该道路软弱地基段的处理问题，当前该道路运营情况良好。