引言
软土地区的市政道路在施工过程中经常出现路基沉降问题，导致路面开裂、坑洼等现象，严重影响了市政道路的使用寿命。因此，为了保证市政道路施工质量，应对软土地区的市政道路路基沉降进行分析，并针对路基沉降特性提出合理有效的处理措施。本文以某软土地区市政道路工程为例，针对其施工过程中出现的路基沉降问题进行分析，并结合实际情况提出合理有效的处理措施。
一、市政道路路基结构特点
（1）由于软土地区的土质存在较大差异，且地下水状况也不稳定，因此路基结构设计要根据当地实际情况进行合理设计。（2）在道路路基结构设计过程中，应充分考虑当地土质、水文、气候等因素，并结合施工技术、工艺、设备等因素进行合理选择。（3）在道路路基施工过程中，要及时对路基沉降问题进行分析，并采取合理有效的处理措施，保证施工质量。若道路工程在软土地区，则应采取有效的处理措施对路基沉降进行控制[1]。
二、软土地区路基常见沉降问题
软土地区路基沉降主要包括两方面原因，一是软土地区路基的天然含水量大，且土质松软，在施工过程中容易出现变形破坏现象，造成路基的稳定性下降。二是由于软土地区地基的天然含水量大且土质松软，导致路基填筑高度大，在沉降过程中产生较大的沉降量，引起路面开裂。综上所述，软土地区市政道路施工时必须对路基沉降问题引起足够重视，提前制定有效的解决措施，避免因为路基沉降造成市政道路路面开裂、坑洼等现象出现。因此，施工单位应充分了解软土地区市政道路路基的沉降特性，并采取合理有效的解决措施保证市政道路施工质量。
三、路基沉降特性分析
3.1路基沉降的影响因素
3.1.1土体物理力学性质
土体的物理力学性质是影响路基沉降的最主要因素。土体的物理力学性质主要包括含水量、液限、塑限、孔隙比、内摩擦角、压缩系数、压缩指数等。土体的物理力学性质与土中含水量的变化有关。在一定的荷载作用下，土体中的含水量随时间和空间都会发生变化，从而导致路基土的沉降。不同土中含水量差异较大，其压缩系数也不同。液限是反映土中水多少的重要指标，其数值越大，土就越容易固结。在实际工程中，确定土体压缩系数时需综合考虑多方面因素，包括现场取样位置、取样数量及方法、土样性质等。孔隙比和压缩指数则主要与土中含水量和天然密度有关[2]。
3.1.2地下水变化
路基填筑前，土体中地下水与路用土之间的水头差，引起土体中孔隙水压力的增加，影响路基的稳定。若水头差较大，将会造成路基不均匀沉降，进而影响路基的稳定性。同时，路基填料在施工过程中会受到施工机械的扰动或振动等影响，导致土体中孔隙水压力不断变化，进而引起路基沉降。路基填筑施工时，应尽量减少对地下水的扰动。另外，水和土之间存在着一种相互作用力，即渗透力。当地下水渗入土中时，土体中的水分子在土颗粒间移动、聚集，使得土颗粒之间结合得更紧密、强度增加、压缩性减小。同时水分子对土颗粒的润湿性改变了颗粒间的相互作用力而产生水化膜而增加了土体强度[3]。
3.1.3路基荷载及施工方式
路基荷载：由于车辆荷载的不断增加，路基的荷载不断增大，进而导致路基发生沉降。所以，要合理控制路基荷载。例如，对于填筑宽度较大的路堤时，就需要充分考虑到车辆荷载对路基沉降的影响；在对软土地基进行处理时，需考虑到软土地基的有效宽度；在对特殊路段进行设计时，需要对荷载进行计算分析。施工方式是指施工单位在施工过程中所采用的施工方法。对于不同的施工方法，其对路基沉降造成的影响也不同。例如：对于填挖交界段，由于受车辆荷载影响较大，因此应该采取合理措施加强相邻两部分之间的连接；对于填挖交界段，则应尽可能减小填挖交界段之间的差异沉降。
3.2路基沉降监测与测试方法
路基沉降的监测是为了掌握路基的沉降量和沉降速率，以便及时采取有效措施，以确保道路建设质量。一般在道路路基施工前，进行路基沉降的监测工作。在施工过程中，将沉降测点布设在路堤的底部、顶部和中部，对地表沉降、路基中上部和下部的沉降量以及路基各点的沉降速率进行实时观测。通过对路基沉降监测数据的整理分析，可得出如下结论：（1）在路堤施工过程中，由于交通荷载的作用，路基路面出现了不同程度的压缩变形；（2）在路堤施工过程中，路堤填土高度越高，沉降量越大；（3）在路堤施工过程中，路堤填土高度越高，沉降量越大[4]。
3.3沉降机理及演化过程
路基的沉降变形是由路基和地基共同作用的结果，其发展演化过程如图2所示。地基在自重和车辆荷载的作用下产生不均匀沉降，当荷载逐渐减小，在地基内产生超静孔隙水压力时，土体会发生固结变形。土体沉降过程中，有效应力随时间逐渐减小。随着有效应力的减小，固结变形和超静孔隙水压力会逐渐增大。因此，路基沉降过程是一个变形随时间逐渐增大的过程。对于路堤来说，压缩层内的应力释放导致孔隙水压力增加和有效应力减小，有效应力进一步减少，最终导致了路基沉降的发展。而对于路堤来说，超静孔隙水压力逐渐消散直到最终消散完毕是一个逐渐减小的过程。
3.4路基沉降预测与评价模型
本文通过建立路基沉降预测与评价模型，将路基沉降过程分为四个阶段，即初始沉降阶段、加速沉降阶段和稳定后最终沉降阶段。同时根据路基的工程性质，对不同的阶段进行分析和预测。采用基于灰色理论的 GM (1,1）模型进行模拟预测，灰色理论是一种专门用来处理灰色系统和预测问题的数学方法。该方法可较好地解决不稳定问题，可用于各种类型的动态系统，特别是当模型中没有足够多的样本时。在时间序列分析中，最常用的是 GM (1,1）模型。采用该模型进行预测时，需要充分考虑模型中各个参数对预测结果的影响[5]。
四、强夯法加固处理技术
4.1强夯法原理及工艺流程
强夯法是指通过一定的动力设备将能量传递给地基，并利用夯锤自由落体所产生的冲击力来压密地基。地基中的土体在冲击荷载的作用下，应力得到了重新分布，土体结构破坏，土体强度降低，地基承载力也相应提高。强夯法加固处理工艺流程：（1）平整场地；（2）测量放点；（3）根据试夯确定的夯击能和夯击次数对场地进行强夯；（4）按设计要求铺设垫层；（5）进行第一遍强夯；（6）根据试验结果确定第二遍强夯的参数和施工工艺；（7）重复第（1）、（2）、（3）步直到设计要求的处理效果，并达到设计要求的处理深度。
4.2强化参数选择与优化
4.2.1夯击能量
一般情况下，强夯施工时，应根据地基土的性质、承载力和变形要求、处理深度和场地条件等因素选择合适的夯击能。对于黏性土，最大夯击能一般不小于1000 kN.m；对于砂性土，一般不小于2000 kN.m；对于饱和黄土，一般不小于3000 kN.m。为确保夯击质量，在选择强夯参数时应综合考虑夯击能、场地条件、处理深度和场地影响范围等因素。通常情况下，如果场地较小，应选用较大的夯击能量，以获得较大的沉降量；如果场地较大，则可选择小的夯击能量，以获得更好的处理效果。同时还应根据工程具体情况进行合理选择。
4.2.2夯击遍数
由于软土地区道路路基填筑后，主要为控制其沉降，因此，在采用强夯加固处理前，应通过试验确定夯击遍数。根据本次试验，采用4遍的强夯加固处理效果较好。但由于本工程地基土为软土地区路基填筑后的填土，其主要为淤泥质土或淤泥质粉土层，其本身具有较高的含水率和较大的孔隙比，强夯施工时，容易造成地基承载力不足。为保证路基加固处理效果，应增加夯击遍数。在对本工程强夯处理后的地基土进行室内土工试验时，发现其抗压强度不满足设计要求。
4.2.3间隔与布点
（1）本工程场地软粘土厚度为2.0～3.0m，设计要求强夯后地基承载力大于250 kPa，施工中选用三锤同时落于同一深度。根据《建筑地基处理技术规范》（JGJ 79-2012）的规定，强夯采用三级夯，即夯锤重量为3t～5t。按上述参数确定夯击遍数和夯击次数后，现场采取在夯击遍数不小于3遍时采用“先低后高”的顺序进行施工，即第一遍夯击完成后再进行第二遍夯击，第三遍夯击完成后再进行第四遍夯击。（2）为避免强夯产生的侧向位移影响周边建筑物及管线等设施，在施工时应将夯点位置布置在道路两侧绿化带、电力电缆及通讯管线等设施的安全保护范围内。
4.3强夯法加固机理分析
（1）强夯法是利用很大的冲击能对土体进行强力挤密，从而提高地基的强度和密实度。（2）强夯后，土体中的孔隙水被排出，土体含水量降低，再经过一段时间的自然干燥作用，土中的孔隙压力下降，土的抗剪强度也得到提高。（3）强夯后土体的孔隙比减小、密度增大、强度提高，压缩性降低。（4）强夯后，土体内部形成一个由密实结构向松散结构转化的过程，这个过程使土体在孔隙比、密度和强度等方面发生一系列变化。（5）由于地基土受到强夯法的作用后，土中所含水分减少，土中孔隙比减小、密度增加、强度提高。因此，可以有效地提高地基的承载力。
4.4影响加固效果的主要因素
夯击能：影响强夯加固效果的主要因素，一般情况下，夯击能越大，夯击效果越好。夯击能一般采用1000 kN.m或1500 kN.m的高遍数夯击一次即可，对于高达8000 kN.m的满夯，其能量较大，但也不宜超过1万 kN.m。夯击数：就强夯而言，强夯的遍数与夯沉量成正比，因此每遍夯击数应尽量大，以增加土体中的有效应力。夯点布置：在一般情况下，按“一”字形、“十字形”或“品”字形布置均可。但在土质软弱、夯点间距较大或场地附近有重要建筑物时，宜采用“品”字形布置。
4.5强夯法加固效果评价指标
（1）夯沉量：是指在规定的时间内，夯锤的落距或锤径与落距之比与夯沉量的乘积，该指标是检验地基土加固效果的主要指标。（2）压缩性：是指单位面积上土壤受到的压力与单位面积上土壤的容积，它反映了一定面积上土壤的压缩特性，可以反映加固处理效果。（3）孔隙比：是指单位面积上土的孔隙比，它反映了土体中气体和水分的变化情况。（4）干密度：是指在规定条件下，单位面积上土中所含气体或水分所具有的总重量。干密度是土壤的一个重要物理力学指标，对确定地基土强度和变形模量都有重要作用。干密度越大，地基承载力越高。
结语
强夯法适用于软土地区道路路基填筑后的加固处理，具有施工速度快、效率高、加固效果明显等优点，且可用于各种类型的地基处理。但强夯施工前，必须先通过试验确定夯击能与夯击遍数，并合理选择间隔与布点。对于淤泥质土或淤泥质粉土层，由于其自身含水率较高，因此在进行强夯加固处理前，必须对其进行室内土工试验以确定其抗压强度是否满足设计要求。此外，对于浅层软弱土或黏性土的路基加固处理，必须通过现场试验确定强夯参数和施工工艺。
参考文献
[1]梁振锐,李呈旸,王嘉辉.探地雷达在超大直径盾构穿越软土地区市政道路的应用与研究[J].工程质量,2024,42(10):99-106.
[2]吴超俊.软土地区市政道路下穿对既有高铁桥梁影响的数值分析[J].四川水泥,2024,(09):218-220.
[3]毕小勇.软土地区市政道路拓宽工程中的新老路基差异沉降处治问题分析[J].交通世界,2024,(19):61-63.
[4]酒子同.宁波软土地区基坑开挖对既有市政道路沉降影响数值模拟及优化分析[D].浙江大学,2024.
[5]吕宇航.滨海地区市政道路桥路过渡段软土路基加固方案比选[J].福建交通科技,2023,(09):1-5.
