城市道路路基設(shè)計及軟基處理探究

汪建軍

(江蘇建星交通工程有限公司，江蘇 淮安 223200)

道路施工對于城市交通建設(shè)而言是非常重要的工程，是居民正常出行、貨物正常運輸?shù)幕颈Ｕ蠗l件，對區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展和居民生活起到重要的作用。軟土路基作為城市道路施工環(huán)節(jié)的重難點，需要在路基設(shè)計中提升對軟基問題的重視度，提高防范意識，從路基設(shè)計與軟基處理方面優(yōu)化施工，改善城市道路交通。

1 城市道路路基設(shè)計及軟基處理概述

道路路基設(shè)計指的是根據(jù)規(guī)范的、科學(xué)的設(shè)計規(guī)則達(dá)到道路施工方案規(guī)劃的客觀要求的過程。對于城市道路路基設(shè)計而言，需要評估路基整體質(zhì)量，保證路面整體承載力，從而滿足道路使用需求。城市道路路基設(shè)計從一定程度上決定著后續(xù)的使用，需要考慮以下因素。

(1)地質(zhì)勘察資料。調(diào)查搜集軟土地區(qū)地形、地質(zhì)、水文、氣象等資料，采用原位測試和鉆探結(jié)合的方法，查明軟土地區(qū)的工程性質(zhì)，為設(shè)計和施工提供依據(jù)。

(2)道路荷載。路面所受載荷來源廣泛，設(shè)計時要考慮自重、行車載荷，提高道路穩(wěn)定性，預(yù)防因外力作用發(fā)生坍塌事故。

(3)路基穩(wěn)定性設(shè)計。路基的開挖或者填筑都會使原地層受力的狀態(tài)發(fā)生變化，填筑在軟土層上的路堤有附加荷載，如果超出軟基承載力，路基就會沉陷；在不穩(wěn)定地層開挖路基或者填筑路基會使滑坡、坍塌等問題加??；處于穩(wěn)定狀態(tài)的地層，會在開挖或填筑的影響下失去平衡，破壞路基穩(wěn)定性。因此，在道路施工中必須確保路基處于不利環(huán)境也具備足夠強的穩(wěn)定性，以達(dá)到強力承載作用。

(4)完善軟基處理設(shè)計方案。這是城市道路路基設(shè)計的核心部分。軟基的處理設(shè)計方案需要考慮軟基的特點，即軟基土壓縮量高、強度低，有機物質(zhì)導(dǎo)致地基的縫隙較大，無力承壓，抗剪性能較差，在外力作用下很容易變形。軟基土壤和一般道路地基結(jié)構(gòu)相比透水性能較差，在雨季時往往難以暢通排水，影響地基的穩(wěn)定性。

2 城市道路路基設(shè)計及軟基處理的措施分析

某市開發(fā)新區(qū)的南北向城市主干道路基建設(shè)展開分析，這條道路全長17.87 km，紅線寬50 m，行車時速設(shè)計為60 km/h，屬于有六個車道的、雙向的路面。該主干道的施工區(qū)域涉及到塘溝、農(nóng)田等，軟基數(shù)量較大，需要優(yōu)化路基設(shè)計及軟基處理。

2.1 道路路基設(shè)計

在主干道路基設(shè)計中要先勘測、研究施工區(qū)域的地形和巖土性質(zhì)，了解土質(zhì)的構(gòu)造和發(fā)育情況，還要邊坡的高度和地質(zhì)、水文等條件，設(shè)計恰當(dāng)?shù)牡鼗_挖方法，實施路塹邊坡開挖。利用土質(zhì)類比方法，根據(jù)設(shè)計原則進(jìn)行綜合設(shè)計。(1)坡率，對弱風(fēng)化到微風(fēng)化層設(shè)計1∶0.5～1∶0.75的開挖坡率，對強風(fēng)化層設(shè)計1∶0.75～1∶1的開挖坡率，對全風(fēng)化層和土質(zhì)、碎石土層設(shè)計1∶1～1∶1.5的開挖坡率；(2)邊坡高度，通常是每8 m一個等級，設(shè)計不超過2 m的坡腳碎落臺、平臺碎落臺寬度；(3)針對路基填筑材料設(shè)計，液限不超過50，而且塑性指數(shù)不超過26；(4)在路基碾壓設(shè)計中每一層虛方的厚度不超過30 cm。

2.2 路基填筑與壓實

在路基填方開始之前應(yīng)確立對路段的試驗，確保充分了解路段土質(zhì)狀況。在試驗環(huán)節(jié)要注意測量松鋪系數(shù)，確定設(shè)計與壓實要求相符的技術(shù)參數(shù)、基本標(biāo)準(zhǔn)、最佳施工設(shè)備組合，從而有效指導(dǎo)施工作業(yè)。如果路基回填土方?jīng)]有達(dá)到80 cm，就可先清除原地表面的土壤，翻松30 cm土層后平整、壓實，使壓實度不能小于93%，最后填筑。如果回填土方超過80 cm，在清除原地表面后壓實基底，壓實度不能小于85%，之后填土。主干道路基施工屬于后一種情況。

路基填筑施工涉及到填土、平整、振壓、檢測這四個區(qū)域，要進(jìn)行流水施工。對于攤平施工應(yīng)注意每一層土都有一個路拱，保證路基在施工期間暢通排水；每一層填土都要比設(shè)計路基寬度寬，至少每側(cè)寬出50 cm，有利于路基邊緣壓實度達(dá)標(biāo)。在攤平回填土以后通過20 t振動壓路機反復(fù)碾壓，第一遍碾壓時不振動，先慢后快，從弱振到強振，輪跡要有40～50 cm重疊，保證碾壓均勻，無漏壓，再按照對應(yīng)頻率檢測壓實度，報給監(jiān)理工程師驗收。

2.3 軟基地區(qū)施工要求

(1)軟基地區(qū)施工應(yīng)盡早安排，應(yīng)考慮地基所需的固結(jié)時間。

(2)施工期間，應(yīng)嚴(yán)格控制填筑速率，進(jìn)行動態(tài)觀測。

(3)填筑過程中，路堤中心線地面沉降速率24 h應(yīng)不超過10～15 mm，坡腳水平位移速率24 h應(yīng)不超過5 mm。對于填筑的速率主要根據(jù)水平位移進(jìn)行合理的控制，一旦超出標(biāo)準(zhǔn)要即刻停止填筑。

(4)橋臺、涵洞、通道以及加固工程應(yīng)在預(yù)壓沉降完成后再進(jìn)行施工。

(5)應(yīng)按設(shè)計的預(yù)壓荷載以及預(yù)壓時間實施預(yù)壓處理。針對堆載預(yù)壓填料，適宜選擇上路床填料，而且要分層填筑壓實。

2.4 加強軟基處理施工

(1)土工織物加固

面對軟基處理難點，土工織物加固方法比較常見，通過放置土工合成材料，起到防滲、過濾、排水、加筋和隔離等作用，達(dá)到保護(hù)及加強軟基巖土的目的。

鋪設(shè)土層應(yīng)當(dāng)是平整的，禁止出現(xiàn)堅硬的碎石、塊石等凸出物；牢固連接土工織物，在受力方向之上的連接強度不應(yīng)比材料設(shè)計要求的抗拉強度低，搭接寬度也不應(yīng)比150 mm??；攤鋪土工織物之后應(yīng)在48 h內(nèi)實行填料填筑施工，避免長時間受陽光曝曬。填鋪土料時不能直接在土工合成材料上面卸倒，務(wù)必在已經(jīng)完成攤鋪施工的土面之上卸倒；卸土高度不宜大于1 m，在卸土之后要即刻進(jìn)行攤鋪施工，預(yù)防局部下陷。

(2)排水固結(jié)與置換

排水固結(jié)方法以使用排水井為主，對軟基進(jìn)行抽水和抽氣、加壓、電滲等處理，固結(jié)地基土壤，使地基強度提高。通過這一方法處理軟基，提前了地基沉降的時間，使地基四周土壤更加穩(wěn)定。

置換處理方法又被稱作換填方法。先挖除軟基的軟土，再通過強度與穩(wěn)定性都較強的沙礫、砂土、素土等土質(zhì)逐層置換，改善路基土質(zhì)，有效控制沉降。置換以后通過擠壓、振動、夯實等技術(shù)處理地基表面，提高地基的承載力。

素土、灰土換填：對于石灰劑量，也就是石灰在混合料總質(zhì)量之中占據(jù)的百分比，適宜將消石灰控制為8%、磨細(xì)生石灰控制為6%。對于土料，適宜選擇不含有機質(zhì)的、塑性指數(shù)超過15的黏性土，粉碎土料之后土塊粒徑不應(yīng)超過15 mm。素土、灰土分層回填夯實或壓實，回填厚度根據(jù)碾壓機械確定，一般可為200～300 mm。

砂和砂石換填選擇使用質(zhì)地堅硬、級配良好的中、粗砂或砂礫。

粉煤灰換填選擇使用電廠排放的硅鋁型低鈣粉煤灰。

(3)漿噴樁

在施工之前要做好成樁工藝以及成樁強度的試驗。

對于固化劑，適宜選擇石灰或者水泥，固化劑摻量則要按照試驗來定。如果選擇水泥，可以是普通硅酸鹽水泥，強度等級以32.5為宜，水泥摻量以被加固濕土質(zhì)量的12%～20%為宜。具體可按照道路工程施工所需以及土質(zhì)條件選擇節(jié)省水泥而且具備早強、緩凝以及減水等功能的外摻劑。

①對于漿液，要根據(jù)成樁試驗所定配合比進(jìn)行拌制，避免已經(jīng)制備好的漿液離析，放置時間不能過長，如果漿液放置超過2 h就要廢棄。

②對于提升鉆桿和噴漿攪拌，鉆頭應(yīng)朝著反方向一邊旋轉(zhuǎn)、一邊噴漿、一邊提升，而且提升的速度以0.5～0.8 m/min為宜。在提升鉆頭到距離地面1 m處時，以慢速提升為宜；如果噴漿口即將出地面，就要停止提升，并且進(jìn)行數(shù)秒的攪拌，確保樁頭均勻攪拌。

③對于地面以下一定深度的樁身，應(yīng)按照設(shè)計要求復(fù)攪，速度以0.5～0.8 m/min為宜。

④對于噴漿的壓力、數(shù)量以及鉆進(jìn)的速度、提升的速度等參數(shù)，應(yīng)隨時記錄其變化。如果發(fā)現(xiàn)噴漿量不足，就要整樁復(fù)打。

3 結(jié) 語

軟基是城市道路建設(shè)需要解決的一個關(guān)鍵性問題，在路基設(shè)計中既要考慮技術(shù)原則和軟基特點，又要結(jié)合工程實際情況設(shè)計處理方案，實現(xiàn)對多種軟基處理方法的結(jié)合應(yīng)用，提升施工的合理性與經(jīng)濟性，獲取最大化的效益。