换填法在软土路基处理设计中的应用探讨

换填法在软土路基处理设计中的应用探讨

罗将

中国市政工程西北设计研究院有限公司甘肃兰州730000

摘要：在道路设计与施工的过程中，路基问题是需要处理的首要问题，而软土路基是路基问题中最为常见的问题。软土路基是指道路在运行过程中由于土质问题而容易出现塌陷、塌方等问题的路基，这类路基的土质主要为淤泥。淤泥土质以及天然强度低、压缩性高、透水性小的一般黏土等。软土的主要特性为天然含水量35％～80％；孔隙比1～2；压缩系数a1-2在0.5～1.5MPa-1之间，部分高达4.5Ma-1；压缩模量一般小于4MPa；抗剪强度很低，天然不排水状态下一般小于20kPa，其变化范围在5～25MPa，故软土低强度、高压缩、含水量高的工程特性决定了其岩土力学性质不佳且不稳定，易导致路堤失稳以及路面沉降过大而破坏。故为了保证软路基不至于失稳以及发生过大沉降，对软土路基进行科学合理的处理设计是很有必要的。

关键词：换填法；软土路基；应用探讨

1.换填法的基本概况

换填法又被称为换土垫层法，它是针对路基中土层强度不够或土层质地有问题的路段进行特殊处理的一种施工方法。它在软土路基中所扮演的角色就是在借助人工或者大型机械设备的强大压力作用将质地良好、坚实度高、承重能力强的新路基材料填充于软土路基中，使得软弱土层在人工和机械的干预下基本被更换，一般情况下，施工方会倾向于用砂石、规则类似的碎石、灰土、煤渣、矿渣等材料作为新的软土路基填充材料，从而使得路基的基本性质和性能得到一个良好的改观。当采用换填法处理软土路基时首先需要对路基做一个全面的评判，若软土路基的形成原因仅仅是因为土层的密度和紧实度不够，则可以采用人工或机械重压的办法使其变得紧实，改变软土路基紧实度不够的状况，使其应承担的路基作用得到相应的提高和恢复；若是因为土层的质地存在缺陷，在人工和压力的作用下依旧无法承担地基作用，就要考虑换填法进行人工更换路基材料。虽然换填法在软土路基的处理中扮演着重要的角色，但它仅适用于浅层的路基处理，而且这些路基的土质多为淤泥、杂填土等等，换填法有时候也会适用于一些地域性的特殊土质的处理，例如某些易发生膨胀或塌陷的特殊路段，尤其是在山区且冬季气候条件较为恶劣的地区，冬季的强低温和夏季的强高温在激烈的变化中就会使得路基发生变形，换填法此时就能够发挥出解决路基问题的作用。当采用换填法处理软土路基时，应该在判断该路段投入运行后的运输压力以及车流量密集程度等的基础上，选择合适的机械设备以及路基填充材料。

2.软土路基在处理过程中的材料选择以及施工工序分析

软土地基出现的道路地段往往会受沿线场地高程的限制，其路面设计高程就会因此而无法提高，且路基形成后还必须要满足建设运输车辆使用要求，为此对该路段的软弱土层必须要进行换填处理。换填材料采用粒料石灰土混合料，材料质量配合比为：石灰∶土∶粒料=10%∶40%∶50%。粒料石灰土混合料7d抗压强度应大于0.5MPa；机动车道换填总厚度为100cm，分3层填筑，第一层填筑厚度为60cm，粒料最大粒径应小于20cm，采用15t压路机进行辗压，按路床标准进行检验；第二、三层填筑厚度均为20cm，粒料最大粒径应小于10cm，按道路基层标准进行检验。为满足行车要求，设3cm石屑磨耗层。土方量计算表中按90cm计算，主要考虑路基沉降量和面层基层施工时清理厚度。非机动车道换填总厚度为80cm，第一层换填厚度与机动车道相同，第二层为20cm石灰土，灰土配合比为12：88，石灰土混合料7d抗压强度应大于0.5MPa。机动车道路面层结构至上而下为：4cm中粒式沥青混凝土上面层；6cm粗粒式沥青混凝土下面层，透层沥青，2×20cm粉煤灰水泥碎石（二灰碎石）基层；20cm粉煤灰、石灰、水泥、碎石（三灰碎石）底基层，粒料石灰土换填层。非机动车道路面结构至上而下为：3cm细粒式沥青混凝土上面层，4cm中粒式沥青混凝土下面层，透层沥青，20cm粉煤灰水泥、碎石（二灰碎石）基础、石灰土换填层。

3.软土路基在施工过程中需要注意的事项

（1）在软土路基的施工过程中，应用的第一项技术应该是地基的密实度加密法，常用的增加地基密实度的方法有平振振动法、插振振动法、夯实振动法、水撼法、碾压法等等。这些增加地基密实度的处理方法在施工过程中都具有一定的共同点，即分层压实，每层的厚度不得超过60㎝，分层压实分层检验，再进行下一层的施工。

（2）在对软土地基进行换填处理之前，应该先进行验槽处理。即对软土地基周边的杂草、杂土以及边坡等进行全面的清理，确保该路基附近的边坡踏实牢固，且路基的换填处理不受杂物的影响。

（3）在原软土路基位置铺设新的路基材料时，为了不使得软土层遭到更加严重的破坏，就需要在填充新物质时特别注意，防止软土层因重物的突然压入而发生沉降，软土层的状态发生改变后，路基就容易出现其他类型的衍生问题，从而使得该路段的承受能力等都受其影响。

（4）在填充软土路基时应该先保证软土地基的平整度，在铺设新材料时也要保证铺设的深度一致，若深度不一致时，就需要借助其他处理手段进行处理，例如设置踏步、斜坡等等进行搭接，搭接的距离间隔需要保持在1米左右。

（5）在配置软土路基填充材料时，应该以石灰土和砾石、砂石等为主要原材料，充分搅拌之后再对路基进行填充。

（6）路基填充材料在填充过程中，难以保证这些材料的质地与规格均匀，因此必须要对其进行捣碎处理，处理不慎就会破坏路基基坑地面和侧面的强度。为了避免出现这种问题，在填充物质之前，就要先铺设一层厚度为20㎝的松砂，以减缓捣碎填充物时而出现的振动强度。

4.换填法施工后的路基质量检验

对更换路基材料的路段进行检验时应该分两部分进行，即分层检验路基与整体检验路基。

4.1分层检验路基的方法

分层检验路基时主要是检验其压实力度与压实系数，正常情况下，路基在压实后的紧实度不得低于0.95.若该路段的软土路基在处理时重新更换了填充物，且填充物多以碎石、砾石为主，就可采用环刀压入法进行质量验收。具体操作方法为选用质量规格为2×106～4×106mm3的环刀和径高相同的定向筒，利用环刀将直径为1㎝的路基材料压入定向筒内，以200米为间隔，每个间断内选取四个检测样品进行检验。

4.2整体检验路基的方法

在对采用了换填法的路基处理处理办法后的路段进行路基检测时，最常用的方法就是弯沉值观测法。通过对路基弯沉状况的观察和分析，就可推测出路基的承载能力和耐久性。若路基的弯沉值变化较大，则路基发生变形或者崩塌的概率也就越大。在测试路基的弯沉值变化时采用的主要方法就是贝克曼梁法，以10t的压力为测试标准，为了保证该路段在运输压力的高峰期时也能保持优良的承受性能，就必须对该路段分别进行30d、60d和100d的弯沉实验，若弯沉值都在该路基承受能力的设计范围之内，则为合格。

5.结束语

当路基在修建过程中遇到了软土路基这一特殊路基，就需要采用换填法对其进行及时、全面的处理，虽然换填法多为人工路基处理办法，其处理结果也是需要进行验收的。目前常用的验收方法就是分层路基检验办法与整体路基检验办法，从分层与整体的角度检测修正后的软土路基是否能够符合设计标准，在不定量的运输压力下是否能够一直保持良好的承重能力，能否为交通运输业提供稳定的服务。因此，换填法虽然在软土路基的处理过程中占有着重要的位置，但在应用过程中仍需要仔细对待，确保良好的施工质量。

参考文献

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[3]张维明.换填法处理软土路基在沿海产业基地市政道路建设中的应用[J].黑龙江交通科技，2012（8）：18-18.