道路路基設(shè)計(jì)中軟基處理簡述

馮存卿

(淇縣農(nóng)村公路管理所，河南 鶴壁 456750)

0 引言

作為一種天然含水量較高的細(xì)粒土，軟土具有透水性差、抗剪強(qiáng)度小、壓縮性高等特性，若處治不當(dāng)極易影響工程質(zhì)量。為此，在路基設(shè)計(jì)中，必須重視軟基處理方法的合理選擇，根據(jù)工程實(shí)際情況，采取行之有效的處理方案，從而提高路基的承載力和穩(wěn)定性。

1 軟土地基的特點(diǎn)及危害

軟土是一種以灰色為主，天然孔隙比在1.0以上，天然含水量高于液限的細(xì)粒土。常見土質(zhì)包括泥炭、淤泥、淤泥質(zhì)黏性土、粉土等。軟土地基具有透水性差、抗剪強(qiáng)度小、高壓縮性等特點(diǎn)，若在軟土地基上修建公路工程，勢必會影響路基的穩(wěn)定性和承載力。因地質(zhì)條件不同、地層不同，均會影響軟土地基性質(zhì)。在設(shè)計(jì)、施工等環(huán)節(jié)，稍有疏忽將會產(chǎn)生質(zhì)量事故。如軟土地基處理不當(dāng)，將會造成路堤失穩(wěn)，沉降量過大，最終影響施工質(zhì)量，甚至威脅行車安全和舒適性。

2 軟土地基處理常見方法

當(dāng)前，在軟弱地基段修建公路工程極為常見，為提高路基承載能力，往往需要根據(jù)工程所在地實(shí)際情況，合理選擇軟基處理方法。

2.1 換填墊層法

當(dāng)軟土層厚度較薄時(shí)，可挖除部分或所有路基面以下的軟弱土層，并采用高強(qiáng)度土或礫料換填，相比其他軟基處理方法，換填墊層法具有良好經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性。若軟土層厚度太大，將會大幅增加棄方和取土方量，導(dǎo)致工程施工成本增加，因此不宜采用此方法。

2.2 堆載預(yù)壓法

堆載預(yù)壓法是指在工程建設(shè)施工前，通過大于或等于設(shè)計(jì)荷載的填土荷載，促使地基提前固結(jié)、沉降，從而提升地基強(qiáng)度，降低工后沉降。待強(qiáng)度指標(biāo)滿足設(shè)計(jì)要求之后，將荷載卸除，并進(jìn)行路面施工。通過堆載預(yù)壓施工，地基沉降量不會太大。施工中，堆載一般可采用路堤填土，從而降低施工成本。填筑過程中，荷載可分級施加，以便進(jìn)行加荷速率有效控制，防止地基出現(xiàn)剪切破壞，最終提升地基強(qiáng)度。相比其他處理方法，堆載預(yù)壓法施工原理較為成熟，施工簡單、操作方便，無需采用特殊機(jī)械設(shè)備。若施工路段軟土固結(jié)系數(shù)偏小，軟土排水固結(jié)時(shí)間將會有所增加，這種情況下，工期較長。工期不緊張的情況下，可單獨(dú)使用堆載預(yù)壓法；若工期緊張，則可與其他處理方法共同使用，提高軟基處理效果。

2.3 攪拌樁法

作為膠結(jié)法軟基處理的一種有效方式，水泥土攪拌樁的固化劑材料為水泥、石灰等材料，利用專門的深層攪拌設(shè)備，將軟土和固化劑強(qiáng)制在地基深處進(jìn)行攪拌，從而產(chǎn)生一系列物理、化學(xué)反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)軟土固結(jié)，并形成整體性良好的地基，最終達(dá)到提升地基承載力的目的。水泥土攪拌樁的特點(diǎn)為施工方便、速度快、易于操作，處理深度大等。

2.4 強(qiáng)夯法

強(qiáng)夯法多用于較大孔隙，或較大含水量的軟弱黏性土地基。其加固原理為在強(qiáng)裂沖擊能作用下，土層可產(chǎn)生巨大壓力和沖擊波，從而壓縮土體孔隙，在一定深度范圍內(nèi)，夯擊點(diǎn)周圍將形成裂隙良好的排水通道，以此順利排出土內(nèi)孔隙水，保證土體快速固結(jié)。軟土地基強(qiáng)夯處理后，將大幅提升地基承載力。

3 工程概況

某公路工程全長13.2 km，經(jīng)地質(zhì)勘查可知，本路段存在素填土、粉質(zhì)黏土、淤泥及土質(zhì)較好的粉質(zhì)黏土和強(qiáng) (中) 風(fēng)化礫巖。具體情況如下。

1)素填土：本工程存在大面積填土段，2015年回填，經(jīng)分層碾壓處理，0.50～4.70 m為回填厚度，顏色以褐黃色、棕紅色為主，多為黏性土、碎石，1～4 cm為粒徑范圍，以稍濕、稍密狀態(tài)呈現(xiàn)，局部為松散狀。

2)粉質(zhì)黏土：顏色以灰色、灰黃色或褐黃色為主，含有少量粉粒和砂，局部存在黏土，以濕、可塑狀態(tài)呈現(xiàn)，在大部分鉆孔中該層均有揭露，0.70～7.10 m厚。

3)淤泥：顏色以深灰色、灰黑色為主，含有有機(jī)質(zhì)，混雜一定量貝殼碎片，局部存在粉砂及夾粉砂薄層。以飽和、流塑狀呈現(xiàn)，局部為軟塑狀，1.80～18.90 m為層厚。

4 軟基處理設(shè)計(jì)要點(diǎn)

根據(jù)工程實(shí)際情況，存有深厚淤泥土層，可采用堆載預(yù)壓排水固結(jié)法?；诠こ烫匦?，對于淤泥土層而言，回填土層便是堆載，因此，淤泥土層可通過深厚的上覆回填土層作為堆載進(jìn)行軟基處理。根據(jù)上述分析，上覆回填砂層平均厚度大于8 m，回填施工中，施工工藝較為簡單，僅需進(jìn)行推平、碾壓施工即可。針對土層松散部位，必須在淤泥土層堆載預(yù)壓處理后，固結(jié)度達(dá)到70%～80%，再進(jìn)行強(qiáng)夯施工。具體設(shè)計(jì)要求如下。

1)采用堆載預(yù)壓排水固結(jié)法進(jìn)行淤泥土層施工，先將塑料排水板設(shè)置于淤泥土層，在回填土層堆載作用下促使淤泥土層排水固結(jié)；處理后保證平均固結(jié)度Ut'≥95%，承載力特征值≥80 kPa。

2)強(qiáng)夯加固處理松散的回填砂土層，保證砂土層承載力特征值為fa≥120 kPa，Es≥8.0 MPa。

5 軟基處理設(shè)計(jì)效果

5.1 堆載預(yù)壓設(shè)計(jì)效果

在工程堆載預(yù)壓區(qū)域，由于無法有效處理回填土料問題，最終決定采用吹砂。加之淤泥土屬于強(qiáng)度偏低的軟土，其強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法達(dá)到設(shè)計(jì)要求，可采用分級堆載方案。即根據(jù)理論計(jì)算結(jié)果，按照分級間歇吹填設(shè)計(jì)方案進(jìn)行施工。施工后，檢測吹填砂料排水后的質(zhì)量密度，從而獲取每級堆砂總厚度。

在吹砂預(yù)壓施工中，為避免地基失穩(wěn)，嚴(yán)禁作用于地基上的荷載大于地基土極限荷載，若超過極限荷載，加荷需分級完成，并做好加荷速率控制。在前一級荷載作用下，地基達(dá)到一定固定度后，才能進(jìn)行下一級荷載施加。

考慮到按理論計(jì)算的分級加荷施工工期過長，可利用監(jiān)測方法，根據(jù)實(shí)際監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行加荷速率的調(diào)整。一般情況下，可在10～20 mm/d控制沉降速率，在4～6 mm控制邊樁測斜位移。

堆載過程中，進(jìn)料和推平作業(yè)可同時(shí)進(jìn)行，直至推平到預(yù)定高度。按照監(jiān)測數(shù)據(jù)，對堆載高度、加載速率進(jìn)行嚴(yán)格控制，確保各級荷載作用下地基具有良好穩(wěn)定性。

為避免堆載太高影響地基穩(wěn)定性，地基最大豎向變形≯10 mm/d，邊樁水平位移≯5 mm/d。通過監(jiān)測可知，堆載預(yù)壓可達(dá)到預(yù)期效果，經(jīng)固結(jié)計(jì)算，固結(jié)度為80.2%，可滿足設(shè)計(jì)要求，說明淤泥土層具有良好排水固結(jié)效果，堆載預(yù)壓具有較為理想的施工效果。

5.2 強(qiáng)夯處理設(shè)計(jì)效果

在堆載預(yù)壓過程中，軟土固結(jié)度達(dá)到70%之后，便可進(jìn)行強(qiáng)夯施工。點(diǎn)夯夯擊能第1遍為3 500～4 000 kN·m，第2遍夯擊能為3 000 kN·m，第3遍夯擊能為2 000 kN·m，第4遍為滿夯，1 000 kN·m為單點(diǎn)夯擊能。經(jīng)監(jiān)測可知，通過強(qiáng)夯加固處理，地基承載力可達(dá)到設(shè)計(jì)要求，說明軟基處理設(shè)計(jì)效果較為理想。

6 結(jié)語

作為一種特殊性細(xì)粒土，軟基若處治不當(dāng)，將嚴(yán)重影響工程質(zhì)量。目前，常采用強(qiáng)夯法、堆載預(yù)壓法、攪拌樁法等處治軟土路基。堆載預(yù)壓法是最理想的一種處治方法，根據(jù)工程實(shí)際情況，在設(shè)計(jì)中將其與強(qiáng)夯法結(jié)合使用，可達(dá)到良好處治效果和經(jīng)濟(jì)效益。