中国十九冶集团有限公司 四川省成都市 610031
摘要：软土路基问题是公路建设阶段会经常遇到的重点难题，若不能妥善解决，则投入运行的公路会存在严重的安全隐患，伴随着地基下沉现象的发生，轻则影响正常的交通运行，严重时会致使交通事故。因此为确保行车的安全顺畅，对公路路基路面设计中的软土地基施工处理尤为关键。因此，文章以某公路工程为例，重点介绍了节能型换填软土地基施工技术，以供参考。
关键词：公路工程；软土地基；施工技术
1工程概况
某公路工程路段全长342km，路基宽5.2m，行车道宽4.2m，混凝土路面厚度30cm，该段的路基原土层为软弱粉土，软弱土层厚度约3.2m，含水较丰富，设计换填土层厚为1.3m。由于该段软土影响，施工难度大，成本较高，多年来一直没有被列入当地规划内。项目实施后，成为了当地经济发展的重要枢纽，实现了晴雨天顺利通车，公路的北侧与主要干道相连，为当地的农副产品销售提供了有利的保障。
2施工方法
换填地基法是将基础底面以下不太深的一定范围内的软弱土层挖去，然后以质地坚硬、强度较高、性能稳定、具有抗侵蚀性的砂、碎石、卵石、素土、灰土、煤渣、矿渣等材料分层充填，并同时以人工或机械方法分层压、夯、振动，使之达到要求的密实度，成为良好的人工地基。
2.1施工工艺
换填地基法的应用要结合当前国情需要，将节能环保、废物再利用的理念融入工程应用中来，发挥废物自身的应用价值，实现可持续发展，具有一定的经济与社会效益。
节能型换填地基主要采用垃圾焚烧灰作为节能辅助材料，充分利用垃圾焚烧灰的半胶凝活性，通过固化处理作为软土段路基土层的换填料。
其施工工艺流程包括：备料→垃圾焚烧灰稳定化处理→垃圾焚烧灰固化处理→制备水泥灰土混合浆料→投料并搅拌→运输→施工→养护。
（1）备料。备料过程中应严格把控各材料质量关，将合格的各组分按照设计的配合比进行称量、分类，并分级入仓备用，备料的关键是明确换填料质量的手段，施工前应针对特定的工程进行配合比设计，并进行相关的物理力学试验。
（2）城市垃圾焚烧灰稳定化处理将城市垃圾焚烧灰与水按质量比为2∶1混合，搅拌均匀后形成灰浆，向灰浆中添加有机硫TMT15，有机硫TMT15和城市垃圾焚烧灰的质量比为2%～5%，搅拌10min，在有机硫TMT15的作用下，飞灰中的重金属转化成难溶性的化合物，使飞灰中的重金属钝化。
（3）城市垃圾焚烧灰固化处理将已备好的城市垃圾焚烧灰、水泥搅拌均匀，并加入适量的水进行搅拌，向已稳定化处理后的灰浆中加入水泥进行固化处理，并严格控制水的用量。其中，加入的水的质量与水泥的质量比≤0.55，并控制好搅拌质量，搅拌的同时向灰浆中添加磷酸氢二钠和氧化钙，磷酸氢二钠和氧化钙的摩尔比为1∶1，磷酸氢二钠与氧化钙的混合质量为垃圾焚烧飞灰质量的10%～30%，搅拌10min，在磷酸氢二钠与氧化钙的作用下，灰的强度增大，渗透系数减小，使灰中的重金属失去迁移性。
（4）制备水泥灰土混合浆料按设计确定的配合比，向已经过固化处理好的浆料中加入石灰粉，石灰粉的掺量为水泥用量的30%～40%为宜，制备水泥灰土混合浆料，并计算每1m3地基土置换料中应注入的水泥灰土混合浆料，并严格控制浆料的密度。
（5）投料并搅拌根据具体工程情况，选择级配良好的建筑垃圾颗粒，并按照设计配合比：水∶水泥∶垃圾焚烧灰∶石灰粉∶建筑垃圾颗粒=1∶2.55∶3.36∶0.75∶8，将已备好的建筑垃圾颗粒投入水泥灰土混合浆料中，经过充分搅拌后形成地基土置换料，供换填地基施工作准备。
（6）运输由于制备好的地基土置换料含水率相对较低，应严格控制地基土置换料的运输时间，最好将搅拌站建在施工现场，随拌随用。
（7）施工地基土置换料运至现场后，应立即准备施工，应采用分层分段施工，并保证每层的压实程度良好后，方可施工下一层。同时，避免在雨季施工，如在施工过程中遇到大雨天气，应立即对已施工的换填料进行薄膜覆盖，并设置排水沟，及时将水排走。
（8）养护施工完后，应立刻做好养护工作，主要采用铺草袋法进行养护，并根据现场环境适量的浇水养护。如遇冬季施工，应适当加强养护措施，并做好温度监测工作。
2.2技术要点
（1）水泥和垃圾焚烧灰的比例≤0.8，搅拌时间≥5min。
（2）水泥灰土混合浆料的密度控制在1600～1900kg/m3。
（3）建筑垃圾颗粒应尽量选用小颗粒，并保证级配良好，建筑垃圾颗粒的最大粒径≤25mm。
（4）地基土置换料的运输时间≤1.5h，否则应进行二次加浆搅拌处理。
（5）地基土置换料在施工过程中的分层厚度宜为200～300mm。
3换填层设计
换填层的设计中对于换填层厚度和宽度的确定是关键，尤其是采用垃圾焚烧灰作为主要掺和料的换填土层中，对于路基承载力的试验应比传统换填材料的相关试验要提高很多，最终确定的换填层的厚度应最少提高20%～30%为宜。
3.1换填层厚度的确定
换填层换填厚度的确定应首先采用传统计算方法，最后再将设计提高一定的程度，可由以下公式确定：
.png)
（1）
式中：b为道路路基的宽度；σ代表由实际荷载对道路路基地面的平均压应力；Ψ代表应力扩散角；γ为原土层的容重；γe为换填土层的容重；He为换填层的厚度；h为原土层地面至换填土层顶面的距离；K代表安全系数，可按相关规范取值。
3.2换填层宽度的确定
换填层宽度的确定在计算方法中做了一定程度的限定，设计中基本不考虑换填层侧土承载压力的大小。因此，对于换填层宽度的确定可以按照以下公式进行确定：
.png)
（2）
荷载是影响换填层设计的重要因素之一，但是除荷载之外，所采用的换填材料的扩散角的取值也是很有讲究的，在JGJ79—2012《建筑地基处理技术规范》中列出了不同换填材料的扩散角，如表1所示。结合实际工程的现场试验分析表明，垃圾焚烧灰换填料与灰土的扩散角很接近，那么对于制备的节能混合料的扩散角的经验取值为灰土扩散角的80%～85%为宜。
对于换填材料的选择，原则上要确保所确定的换填层材料施工后的承载力不小于原始基底的最大应力值，并且换填层的最终承载力取值最好通过工程的现场试验进行确定。在采用垃圾焚烧灰作为半胶凝材料制备的节能混合料作为换填材料时，压实度为95%时的承载力可取300～400kPa。对于该软土段（55km）换填层厚度的确定，设计时取了计算厚度的1.25倍。
表1换填材料应力扩散角
.png)
4效果
采用换填基地的方法是解决软弱土层地基的有效方法之一，换填地基能够有效提高原地基的承载力。本文将垃圾焚烧灰作为节能辅助材料，充分利用垃圾焚烧灰的半胶凝活性，通过固化处理作为软土段路基土层的换填料。目前，换填材料的选择具有多样性，能够将废物资源化再利用应用于工程上，也是一个比较有社会和经济效益的方法，值得大力推广应用。
参考文献：
[1]董玉，于晨.公路工程软土地基施工技术探析[J].科技展望，2016.
[2]彭友君，杨铮，彭博．安哥拉换填垫层地基的沉降计算分析[J]．施工技术，2015，44（7）：54-59．
[3]姚猛猛，张同波，于德湖，等．砂石换填法基坑支护的边坡稳定性研究[J]．青岛理工大学学报，2012（2）：120-124．