换填法在市政工程软土地基处理中的应用

换填法在市政工程软土地基处理中的应用

李海洋

天津绿茵景观生态建设股份有限公司

摘要：软土地区市政道路因承载力不足极易出现路面不稳定、路基不均匀沉降以及水平位移等问题。软土地基的处理，常用的技术有换填法、强夯法、化学加固法、堆载预压法等，工程应用中应根据地形地貌、地层成因类型、岩土性质、产状与分布情况、软土地基厚度、地下水类型和分布情况、软土的物理力学性质、材料场地情况以及工程级别等因素，选择合适的软土地基处理方法。换填法具有施工工艺简单，可就地取材，效果好，速度快，不需要特殊机械设备等优点，在软土地基处理中应用频率相对较高。

关键词：市政工程；软土地基；换填法

中途分类号：TU447文献标识码：A

引言

基于市政道路工程中软土路基实际，科学的施工技术对市政道路工程施工高效开展具有积极影响。结合市政道路工程特点，科学运用软土路基施工技术，有效避免道路出现沉降、裂缝的问题，从而极大地延长了道路使用寿命。因此，落实良好的软土路基施工技术是市政道路工程进行的重要选择。基于此，施工单位应深入探讨市政道路工程中软土路基施工技术应用，为提升道路工程整体质量提供有力支持。

1 市政道路工程软土地特征

（1）压缩性强。软土地基一般由松散的软土层组成。内部结构间隙和含水量高，不能承受负荷，并含有大量可燃气体和微生物。因此，软土层的压缩性高，持续时间长，不容易达到均匀稳定的状态。（2）强度较低。相比较普通土地，软土地基强度极低，同时市政道路工程建设易受外界因素影响，容易导致坍塌、裂缝等现象，特别是黏土占比较多的软土地，渗水性较差，严重影响软土地内部结构存留污水无法及时排出，致使市政道路施工效果较差。与此同时，其抗剪强度不高，承载能力较差，导致在市政道路施工时极易出现路面沉降，且软土地的抗剪强度不一，导致路面沉降程度也有所不同，所以，路面裂缝问题也极为常见，一旦出现软土地坍塌、沉降现象，将会致使市政道路工程质量安全指数降低，修复维护费用增加。（3）渗水性差。渗水性差也是软土层最显著的特点之一。由于软土层内部结构缝隙和含水量较大，压力较小，致使路面垂直面透水缓慢，会直接导致道路施工过程中出现排水固结的现象。同时，如果出现软土地沉降，其持续时间加长，致使软土地路基强度较差，从而降低市政道路工程的使用年限。

2 市政工程软土地基的危害

软土一般是指沉积在静水和慢流水环境中的现代沉积物，主要由粘性土组成，并伴有微生物作用，主要分布在河流、河流、海岸、内陆湖泊、池塘和雨洼地，如淤泥和淤泥质土、冲积土、泥炭土和沼泽土等。，淤泥和淤泥质土是软土的主要类型。软土地基具有流动性强、天然含水量高、孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低、固结系数小、固结时间长、透水性差、物理力学性质差异大等特点。相对于普通地质的基础，未经处理的软土地质强度低，若在这类地基上建造多层建筑物，由于荷载偏心或软土层厚薄不均，分布不一容易引起沉降，沉降量过大可能导致建筑物倾斜，墙体开裂，甚至倒塌，相邻建筑物过近或相邻建筑物荷载差异过大也可能会出现倾斜；软土含有大量水分，固结程度很低，并有明显的触变性，且软土地基的欠固结土或大面积填土产生负摩擦力引起的沉降会严重影响路面的平整度，影响道路通行能力和安全性，路基路堤还可能会随着软土地基一起产生滑动现象，从而使整个路面遭受到破坏。

3 换填法的基本原理和适用范围

换填方法是在地基处理范围内开挖软土，换填压缩性低、强度高、稳定性好的工程填料，然后压实至要求的密实度，作为路基持力层。工程实践中常用的替代材料通常包括砾石、中粗砂、素土等。换土垫层作用主要有：（1）提高地基承载力。若填土荷载加上车辆荷载超过地基承载力，则地基会发生剪切破坏，牵连路基路面发生沉降破坏。使用强度大的填筑材料替换软土，就可以避免地基发生剪切破坏，从而提高地基承载力。（2）减小地基沉降。由于换填材料的应力扩散作用，传递到地基下卧层的应力大大减小，沉降也随之减少。（3）加速软土排水固结。在自重及附加荷载的作用下，软弱土层通过透水性良好的换土垫层，将孔隙水快速排出，加速固结，提高了强度。（4）防止冻胀。换土的砂石等非冻胀材料切断了地下水上升途径，从而防治冬季温度下降造成冻胀。换填法适用于浅层软土段落处理，处理深度一般为0~3m，否则换填工程量较大，经济效益较差。换填厚度也不宜太小，一般不宜小于0.5m，否则作用不明显。

4 换填法在市政工程软土地基处理中的应用

4.1 施工准备

在进行换填施工之前，应做好相应的准备工作。（1）材料准备。例如某工程换填的级配碎石采用5～40的天然级配，最大粒径不大于50cm，含泥量应小于5%，针片状含量小于20%进行换填，不得含有草根、树叶等杂物，中间加铺两层土工格栅，土工格栅采用拉伸型双向聚丙烯（TGSG40-40），每延米纵向抗拉屈服强度不小于40kN。（2）设备准备。不仅需要适合施工工艺的要求，也同时需要满足施工进度的要求，提高软土地基处理的机械化水平，如挖掘机、推土机、压路机、打夯机、装载机、推土机等设备。

4.2 冲击碾压施工要求

建议采用工作质量为12t的冲击式压力机，冲击势能20kJ，冲击力200~250t，工作速度宜为10~15km/h，否则将影响碾压效果。路基冲碾后可以减少沉降量4~5.5cm，可以提高1%以上的压实度。宜控制在每2.0m为一层进行冲碾，应注意搭接重合部分宜大于2.0m；为满足压路机的行驶速度，填筑层要有一定的工作长度，长度至少应大于80m，以便于压路机冲击时提高行驶速度，增加激振效果；路基表面必须平整，无坑槽；碾压试验完成后，进行处理范围全面积冲击碾压。路基冲击压实自路基一侧开始，一条碾压线碾压完成后移到第二条碾压线上，全面积压实一遍后再压第二遍，直至达到设计压实标准。冲击压实时，应均匀碾压。相邻两段冲击压实搭接长度不小于15m。冲击压实前，采取措施保证路基最佳含水率，然后冲击碾压。

4.3 回填作业

在回填周边设标高控制桩，利用水准仪在每层摊铺后测量厚度，将每一层控制在 150~200mm，不宜超过 300mm的厚度，为确保路基边缘的压实度，两侧各超宽150mm。先用推土机根据测量放样的标记进行初步整平，推土机难以工作的部位，人工进行整平。发现砂窝或石子成堆的现象时，应将砂子或石子挖出，再分别填入级配好的碎石。整平时如有局部凹陷，路基两侧边线、左右半幅衔接处都需人工进行找平。

结束语

综上所述，市政工程地质条件不佳，可以通过换填法的应用有效改善地基土的变形特性、渗透性，显著提高地基承载力，工后实现沉降显著下降，地下水干扰变小，地基土压缩性降低等预期效果。结合实际工程经验，运用换填法对道路软土地基深度进行计算、对软土层进行处理，非常必要。因此，在市政工程软土地基处理过程中，应结合以往施工经验与软土的特性，依据经济性、有效性原则，选择适宜的软土地基处理技术，充分发挥软土地基处理技术效果，确保市政道路施工作业的顺利开展。

参考文献

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