开挖换填施工技术在市政道路软土路基处理中的应用研究

徐财琴

（福州诺成工程项目管理有限公司，福建 福州 350000）

0 引言

市政道路工程软土路基的产生，将会大大降低该道路的使用性能，在车辆荷载的作用下容易出现路基向两侧变形的情况，甚至出现坍塌或沉降的情况，造成严重的生命财产损失。为了避免此种情况，应当高度重视并且加强软土路基处理。当前，可用于市政道路软土路基处理的施工技术较多，其中开挖换填施工技术具有较高的应用价值。

1 市政道路软土路基阐述

1.1 市政道路软土路基的特点

市政道路工程中路基干湿状态对路基的强度和稳定性均有较大的影响。为了能够提高市政道路工程路基的稳固性，应保证路基土层的密实度。因雨水或生活污水的渗透，导致路基长期处于潮湿的状态，形成软土路基，其具有的基本特点如下：

1.1.1 流变性较强。软土路基的承受能力较低，在剪应力作用下软土路基会逐渐出现剪切变形的情况，相应的软土路基的抗剪强度降低。待固结沉降达到极限后软土可能出现再次固结沉降的显现。

1.1.2 压缩性较高，而透水性较差。软土路基的密实度较低，其中含有的水分子较多，如若对其施加外力，软土路基压缩程度较大。这就说明了软土路基的压缩性较大。但因水的自由渗透职能通过结合水以外的更小孔隙来实现，这就使得软土路基的透水性能大大降低。

1.1.3 孔隙较大。因为软土是由黏土粒组和粉土粒组构成，并含有少量有机质，在不同地质环境作用下会形成絮状结构，相应的软土孔隙比为1～2，这充分说明了软土的孔隙较大。

1.1.4 剪力强度较低。相关调查研究显示软土天然不排水抗剪强度一般小于20kPa，有效内摩擦角20～350o。软土路基受外部荷载的作用，若其排水固结，那么软土路基的抗剪强度将发生变化，即随着排水固结程度的增加，抗剪强度也随之增加。

1.2 市政道路软土路基施工的特点

基于对软土路基特点的了解可知，若不对软土路基进行施工处理，那么市政道路的稳固性和耐用性将会大大降低，在车辆荷载作用下容易出现路基向两侧变形的情况，甚至出现发生滑坡或者坍塌等现象。为了能够提高市政道路的安全性、稳固性及耐用性，加强软土路基施工是非常必要的。而总结以往市政道路软土路基施工实际情况及施工经验，软土路基施工具有以下特点，即：

1.2.1 施工复杂程度较高。对原有的市政道路进行返修处理，切实有效地解决软土路基的问题，需要进行半封闭施工，这是因为市政道路下存在天然气管道、自来水管道、光纤电缆线等，为了避免破坏管道或者线路，路基施工难度势必会增加。另外，城区交通流量大，为了避免人们正常出行不受影响，市政道路软土路基施工范围狭窄，这也使得路基施工比较复杂且困难。

1.2.2 需要多方交涉。市政道路软土路基施工的过程中可能出现交叉作业的情况，为了避免给地下管道或者线路带来负面影响，也为了能够保证市政道路施工能够顺畅地进行，需要施工单位与有关部门进行交涉，包括市政养护部门、电力公司、水利公司等等。

1.2.3 存在诸多负面影响因素。市政道路软土路基施工中需要选用可行性的施工技术，规划设计施工方案及施工图，按照相关规范要求，规范化、标准化、合理化地展开工程施工。但在实际施工的过程可能出现不良因素，比如施工技术选用不当、施工人员专业素质不高、施工材料质量不佳、施工设备性能不强等等，导致软土路基施工存在质量隐患或者安全隐患，导致软土路基施工效果不佳，未能达到标准要求。

2 开挖换填施工技术分析

开挖换填施工技术主要适用于含水量较大、饱和度较高、孔隙比超过1.0的土质，该土质的承载力较低，路面在行车荷载的作用下沉降较大，难以满足道路使用的要求。具体来讲，开挖换填施工技术就是将原有路基软土挖出，将符合标准要求的填筑材料填入，通过置换原有土质，改变路基的承载力，提高路基的稳固性。可以说，开挖换填施工技术是从根本上解决了软土路基性能不强的问题，可极大程度地提高路基的承载力，保障市政道路能够长期安全、稳固的应用。总结以往开挖换填施工技术应用情况，该项技术的应用范围较广，但相对来说，主要应用于软土路基施工中，不适宜处理荷载量较小的软弱地基和换填区域过大、换填深度过深的软弱地基[1]。

为了能够使开挖换填施工技术的作用充分发挥出来，提高路基的承载力，在应用该项技术进行路基施工的过程中需要注意以下两点：一是做好施工准备工作。开挖换填施工之前需要详细地清理槽面，避免表面有杂物存在。需要对市政道路软土路基实际情况及相关规范要求予以明确，选择适合的换填材料，比如砂石，注意控制好砂石的尺寸大小；选择适合的机械设备，以便整个施工过程中施工设备能够良好运转，有效应用。二是合理规划设计施工工序。施工工序设计不合理会给软土路基开挖换填施工带来一定的负面影响。为了避免此种情况发生，需要结合市政道路工程实际情况、软土路基实际情况及相关规范要求，合理地设计施工工序，保证后续开挖换填施工作业合理且规范。

3 市政道路软土路基处理中开挖换填施工技术的应用

3.1 工程概况

肖厝南路（翔安大道-洪钟大道段）道路工程，西起翔安大道，东至洪钟大道段，道路设计长度约为3032m，标准路幅宽43m，双向六车道，市政道路的横断面布置为43m=[人行道3m+绿化带1.5m+非机动车道2.5m+绿化带1.5m+机动车道11m]×2+中央绿化带4m构成的。非机动车道、机动车道路面为沥青混凝土路面，人行道铺设透水砖。建设内容涵盖道路、交通、桥梁、共同沟及缆线沟、雨水、给水、污水、照明、绿化、地道、有线电视、中水、燃气工程。此次工程建设的重点是软土路基处理，着重对市政道路地质条件进行勘查，了解到部分路段为浅层软土，其基本构成为表层填土、淤泥层、残积砂质黏性土、岩土层，为典型的软土路基，需要对软土路基予以处理，提高路基的承载力，保障市政道路可长期安全稳固使用。为此，计划应用开挖换填施工技术展开本此市政道路软土路基施工。

3.2 开挖换填施工方案

软土路基路段采用开挖换填施工技术，需要构建可行性的施工方案。为此，首先应对路面结构予以明确规定，即4cm厚的AC-13C沥青混凝土、6cm厚的AC-16C沥青混凝土、双向50kN/m玻纤土工格栅+8cm厚的AC-25C沥青混凝土、20cm厚的5%水泥稳定碎石层、20cm厚的3%水泥稳定碎石层、20cm厚的级配碎石层，如图1所示。在此基础上按照相关规范要求来设计路基换填深度，这需要根据道路路面标高及施工路段路基实际情况，计算路基工作区。在此基础计算柔性路面当量。依据相关规范要求确定换填深度[2]。

图1 路面结构

3.3 试验段验证

3.3.1 准备工作

首先在施工路段上选择区域面积为50m×32m，并按照6m间距来布控监测点。其次，对试验段路基进行整平处理，在此基础上利用检测仪器来检测软土路基的平整度、横坡度及宽度，与标准要求相对比，以保证准备施工路段符合标准要求。最后，投入机械设备，包括挖掘机、推土机、平地机、振动压路机等。

3.3.2 换填施工

明确换填深度，利用挖掘机进行软土路基挖掘，用运输车将挖掘的松软土清理干净。在此基础上进行第一层换填，将准备好的砂石填入路基挖掘区域内，利用压路机进行振动压实处理，保证压实密度在95%以上；进行第二层换填施工，同样填入砂石，之后利用压路机进行振动压实，保证压实密度在95%以上；进行第三次换填施工，同样填入砂石，之后利用压路机进行振动压实。在此基础上进行路基检测，对检测结果进行分析，确定满足施工设计要求[3]。

3.4 开挖换填施工

按照试验段施工方案，展开市政道路软土路基砂石换填施工作业，即：

3.4.1 土方开挖。施工人员需要对施工设计要求予以明确及施工流程予以明确，首先恢复道路中线，之后对断面进行测量，设置标准的道路开挖边线。在此基础上利用挖掘机进行土方开挖，将挖掘的软土直接装入运输车内，运输出施工现场外，如图2所示。

图2 土方开挖施工图

3.4.2 回填材料的准备。按照相关规范要求，为了保证路基承载力满足标准要求，采用级配较好的砂石。

3.4.3 测量放样。采用全站仪测设道路控制边线和中线，每隔20m在道路中线上设置一个木桩，并在木桩的顶部设置标记，以便在后续施工中准确查找道路中线的位置。在此基础上沿着边桩线进行测量，之后标注标高。

3.4.4 填筑砂石。填筑砂石采用分层回填的方式。施工人员一定严格按照施工规范及设计要求来展开填筑砂石施工，比如注意控制砂石换填速度、控制压路机振动次数和压实次数，提高砂石填筑施工质量，使之符合标准要求。

3.4.5 摊铺和碾压。在摊铺施工的过程中需要施工人员能够明确摊铺高度，自路基两侧开始沿着路基方向进行推土作业，在大致平整的情况下利用平地机进行精准找平。碾压施的过程中施工人员注意从边缘向中间进行碾压作业，保证碾压均匀且无死角，如图3所示[4]。

图3 市政道路碾压施工

4 结语

当前市政道路投入运营后，不仅能够极大程度地满足人们的出行需求，还能够为交通、快递等领域发展创造条件。但在长期使用的过程中，当雨水、生活污水渗入路基，产生软土路基，相应的市政道路的使用性能就会大大降低。经本文分析，应用开挖换填施工技术来处理市政道路软土路基，可从根本上改变路基的土质，提高路基的承载力，保障市政道路更加安全、稳固、耐用。