城市道路工程中的软基问题与解决方法

魏承锋

(厦门合诚工程设计院有限公司，福建 厦门 361006)

在提高城市道路工程水平，强化城市道路安全与质量方面，需要注重对软基问题解决方法的研究和探索。文章基于对软基的分析，深入仔细地研究了软土路基形成的主要原因，并针对目前较为集中的城市道路工程中的软基问题，提出了可行性的解决措施，包括沉降控制标准、粉喷桩法、软土处理技术、水泥搅拌桩处理、加载预压处理法、地基加筋处理法以及排水固结处理法，旨在为应对道路软基现象，提升道路工程质量水平提供有效的借鉴。

1 软基分析

城市道路工程中，路基施工是非常重要的环节。路基是道路基础结构，是道路工程的基础。在道路施工中，软基问题应当引起关注。软基是由软土形成的路基，由于城市道路承载较大的交通压力，在车辆等行驶和碾压过程中，会给路基带来较大的负载压力，软土路基的承载性能较差，会在道路使用过程中出现一系列安全和质量问题，对正常的道路交通秩序造成影响[1]。软基的结构为软土，在分析软基问题时就要从软土的特点出发。软土区别于正常土层的最大特点，就是软土的土壤较为松散，土层密实程度较低，而且很多软土层含水比例较高，会增加软土层流动性。在这样的软土层条件下，当城市道路在交通负载时，就容易出现路基不稳等情况，如城市道路使用时经常发生的沉降、坍塌等，都与软基问题有直接关系(见图1)。

图1 城市道路软基分析

2 软土路基形成的主要原因

软土路基成因，与施工中措施方法不当或者对施工环境考虑不周有关。在软土层进行道路施工中，未充分考虑到软土层对路基的影响，从而在设计和施工中，排水措施缺乏，道路结构设计也不利于排水，造成软土路基问题凸显。软土路基的最大隐患在于，路基强度薄弱，不能够提供较强的道路使用支持，尤其是当路基含水严重时，路基基础土层流动性加大，路基不稳状况严重[2]。软土路基形成中，设计结构产生的影响，主要是路基排水性较差，当雨水等积聚在路基周围时，无法快速有效排出，导致雨水渗透到路基内部。路基排水设计，需要通过对路基结构的有效把握，对路基宽度、倾斜度等予以分析和计算，当不满足上述排水要求时，就会增加软土路基沉降和坍塌的可能性。

3 城市道路工程中的软基问题

3.1 沉降问题

城市道路软基问题，经过对软基成因的分析可知，沉降是最典型和最常见的。沉降与道路工程施工有关，在软基情况下，会出现不同的沉降现象。根据既往的道路施工经验，沉降与路基层施工步骤和方式有关。如施工中底层先施工，沉降情况也较为严重[3]。由于沉降程度不同，给道路路基带来的实际影响也有所差异，比如有的道路软基环境中，局部沉降较为明显，其他部位的沉降状况较轻。在城市道路路基施工中，由于不同的环境条件会增加沉降控制的难度，因此需要加强软基处理能力，将沉降问题消除或者控制在安全范围之内。

3.2 排水问题

城市道路塌陷等问题，主要与道路路基排水不畅有关。由于软基本身含水性较大，当雨水等水体侵入后，会增加软基流动性。软基底层的土层流动后，就会在软基结构中留下较大的中空位置，这样的中空体积不断扩大，最终造成道路路基无法继续承重，最终导致路面塌陷。排水问题在软基施工中容易被忽视，但是一旦排水问题得不到解决，会造成道路软基的影响进一步加剧。排水问题除了与软土结构有关，往往与道路路基施工技术等也有关。道路并不是仅以路基和路面构成，还包括了路堤结构。路堤虽然是道路的辅助结构，但是在路基排水方面起到的作用不容忽视。路堤与路基相连，路基排水必然通过路堤，因此要正确、规范处理路堤。从道路施工方案、图纸等角度进行优化，将路基与路堤结构作为一个整体加以研究和分析，为软基处理施工作业提供依据和参考。

4 城市道路工程中的软基问题的解决方法

4.1 沉降控制标准

城市道路软基问题需要引起高度重视，在解决软基问题时，需要明确软基控制标准。软基造成的道路沉降，是道路工程最大的隐患之一。在沉降控制中，需要结合国家出台的相关政策和指标，并且根据城市道路工程方案、图纸等，对具体的控制标准予以细化，使其在控制软基沉降方面起到指导作用。根据国家规范标准，符合道路工程路基标准的沉降范围，必须严格控制在50cm。

4.2 粉喷桩法

城市道路工程施工中，需要基于对软基的问题解决目的，将施工技术应用于改善软基的方面。根据对软基成因的分析，可以归纳出软基改善的实施方向。诸如软基问题主要与软土层性质、含水量等因素有关，在应对施工软基条件时，可以采用粉喷桩技术，改善软基土层的性质。软土层无法基于道路路基较强的支撑，粉喷桩技术则通过对软土层结构的改善，利用施工机械来强化软土层。软土层离散性较大，土层颗粒之间黏合性差，导致土层容易发生流动和偏移。利用粉喷桩方式，用机械设备在软土层中钻孔打桩，然后以水泥粉等作为桩孔的填充材料。将这些填充材料喷入桩基孔洞中，然后利用施工搅拌技术，将材料充分搅动。在搅动过程中，不仅材料能够融合更加充分，提高水泥粉等材料性能，还能够加强水泥浆等与柱桩周围软土层内壁的黏合度。搅拌过程中，由于水泥粉具有较强的吸水性质，当与周围软土层直接接触时，会从软土层吸收大量的水分，这样可以促使软土层含水量明显降低，对提高路基稳固性有积极成效。水泥粉吸收水分后，形成较容易固定塑型的水泥浆，水泥浆干燥后形成水泥柱桩，可以作为强化和稳固路基的重要结构。粉喷桩技术在城市道路施工中较为常见，尤其是在含水量较大的软土环境施工中，这种技术方法可以取得较好的效果。

4.3 软土处理技术

城市道路工程施工中，可以结合具体情况来进行软土处理。软土是软基形成的重要原因之一，在软土处理中，可以结合软土体积等要素，进行有效的土层置换。当道路施工时，软土层体积不大时，这种处理技术是较为高效的，而且能够较为彻底解决软土的影响。城市道路工程中，面对施工环境条件不同，某个路段遇到软土条件时，可以将该路段的土层，按照路基设计和施工要求进行置换。置换软土层时，需要对路基宽度、深度等按照图纸进行测量和标记，然后利用土方挖掘机械，将该区域软土层挖掘出来。挖出的软土及时进行清运，避免进入到基坑中造成置换效果的影响。置换软土的关键在于置换的土层，强度、稳固度都要严格符合道路施工要求，避免工程施工效果达不到预期。在软土处理技术实施中，对取代原有软土层的土壤需要经过严格的检测和判断，确认其性质符合路基施工标准后，可以进行置换施工作业。置换时需要一层一层推入硬土，每推入一层要进行夯实操作，这样可以强化置换土层的密实度，提高其稳固性。当土层都完成置换后，还要再次进行夯实，通过专门的道路夯实机械来回碾压，让路基土层强度更好，均匀性更加，而且这样的夯实碾压还能够提升路基性能，防止道路后续使用中路基出现沉降。

4.4 水泥搅拌桩处理

软基改进施工中，可以通过在软基结构中，增加一个稳固结构，让软基性质发生改变。水泥搅拌桩技术，是通过在道路工程软基中，利用搅拌桩对软土结构予以改善，将水泥等用于加固路基的方法。水泥搅拌桩技术实施中，需要注重两个关键点，也就是水泥配比材料以及施工操作方法。水泥用于路基搅拌桩施工中时，并不是单纯地将水泥作为桩基材料，而是需要在水泥中配比砂石等，这样能够改变水泥性能，提高水泥搅拌桩的强度。由于水泥在搅拌桩灌注后，会逐渐固化凝结，水泥搅拌桩成为路基结构的一个组成部分。搅拌桩会对软基形成应力作用，如阻挡软基变形。当软基结构发生变时，变形产生的应力与水泥柱桩的应力可以抵消，实现了对软基的固定作用。软基承载负荷性较差，水泥搅拌桩还能够分担这种道路外力。当道路承载交通压力时，压力通过路面和路基传递到水泥桩，这些较大的外力有多个水泥搅拌桩分担后，对软基的作用力就明显减少，道路负载力对软基的影响和破坏也大大降低，从而确保了路基的稳固与安全，同时也能够延长软基使用寿命。

4.5 加载预压处理法

城市道路路基设计中，需要对整个道路使用时的最大承载范围予以确认，并基于这个承载范围的最大值进行路基强度设计。由于软基无法达到相关要求，一般需要增加路基结构，提高路基顶面性能。路基顶面与路面衔接，路面作用力会直接作用于路基顶面，软基顶面无法承载负荷时，就会逐渐发生变形、偏移，造成沉降、塌陷等问题。在加载预压处理技术中，可以通过对道路承载的科学合理计算，对路基需要承载的最大应力做出准确判断，并以此为依据来增强路基顶面的性能。路基顶面施工时，按照最大承载力进行预压加载，也就是在路基施工中就考虑到后续的强度要求，从而模拟真实的道路压力，检测路基是否出现变形和沉降等现象。加载预压技术，能够在道路路基施工过程中，就随时发现软基问题并予以改进。路基加载预压时，软基如果出现沉降，则要求施工单位对沉降后的路基进行填充和夯实，然后再次进行加载预压，直至道路路基不再发生沉降和其他变形。由于这种技术可以较好防范软基沉降对道路施工的影响，可以在路基施工中结合其他技术使用，提高软基处理效果。

4.6 地基加筋处理法

软基处理过程中，针对软基造成的地基变形等情况， 需要采用有效的强化措施。地基加筋技术，是在传统地基结构中，采用钢筋技术来增强受力层的性能， 使其能够具有较强的抗变形能力，从而防范软基沉降情况出现。软基结构在承载性方面有严重缺陷，但是钢筋具有较强的变形恢复性能，即便钢筋受到较大作用力出现变形，也能够基于钢筋本身的弹性快速恢复如初。 地基加筋处理技术，就是在软基施工条件下，在路基施工中增加钢筋结构。路基主要以混凝土结构为主， 钢筋可以与混凝土结合使用。路基加筋在混凝土层上进行加铺，钢筋加铺时需要进行必要的设计。一般为了保证钢筋受力均匀，可以采用网络方式的加筋措施，也就是钢筋保持横纵两个方向，这样可以确保钢筋受力在90°角方向趋于平衡，避免钢筋局部受力过大造成的永久性变形或者变形程度过大问题。

4.7 排水固结处理法

道路软基中的排水问题较为突出，在排水结构的改进方面，需要采用排水固结技术予以处理。软基排水效果，与路堤设计有关。路堤是道路的重要结构之一，路堤位于道路路基两侧，起到道路路基稳固作用的同时，对路基排水有直接影响。道路路基排水过程中，水体需要渗透路堤才能够有效排出，这就需要对路堤设计和施工加以控制。软基道路的路堤，应当具有更强的排水性，这样才能够确保含水量较高的软基，能够将积水快速排出，避免造成路基土层流动问题。排水固结技术，利用了路堤材料和结构。在路堤底层采用渗水性较强的细沙，细沙与其他土层相比，由于细沙颗粒空隙较大，水体流经细沙时不会受到较大阻碍，也就防止了水体积聚在路基部位。排水固结技术的实施关键，在于对细沙层的施工控制上。细沙层的厚度与排水性有关，细沙层越厚，渗水性越强，但是考虑到城市道路实际情况以及施工设计，一般来说砂层厚度在1m左右为佳。在该软基技术实施中，还要考虑到砂层的流失等问题。砂石流失性较大，如果不对路堤砂层进行保护，道路长时间使用的过程中，砂层也会随着排水流动，细沙会被冲上路面或者流失，对软基处理施工产生不利影响。在施工时，可以考虑在路堤砂层表面增加碎石、黏土层，该层能够保护砂层，延长砂层排水能力。

5 结 语

城市道路工程中，软基问题需要引起关注。软基对于城市道路的安全与质量有较大影响。很多城市道路出现的沉降、塌陷等情况，最终都可以追踪溯源到软基问题上。软基问题的处理，需要从道路施工技术和方法上进行优化和完善。随着软基问题的凸显，在施工技术层面也进行了有效的改进，将软基情况予以改善，消除软基因素对路基性能的干扰，应对软基带给道路工程施工的挑战，为城市道路交通基础建设提供有力支持，这是道路工程发展的重要任务之一。