關(guān)于公路路基設(shè)計(jì)中軟基處理設(shè)計(jì)研究

李秋申　宋雪蕾

摘要 公路工程在施工中往往會(huì)存在許多設(shè)計(jì)問(wèn)題，其中最常見(jiàn)的問(wèn)題是軟基處理。公路路基的設(shè)計(jì)中，如果無(wú)法對(duì)軟土地基進(jìn)行合理的處理與設(shè)計(jì)，極大可能影響到路基的整體穩(wěn)定性。該文針對(duì)軟土地基的特點(diǎn)及定義進(jìn)行闡述，并總結(jié)常見(jiàn)的軟土地基處理方法，對(duì)公路軟基處理設(shè)計(jì)進(jìn)行具體探討。

關(guān)鍵詞 公路工程;軟土地基;處理措施;設(shè)計(jì)研究

中圖分類(lèi)號(hào) U416.1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A文章編號(hào) 2096-8949（2022）09-0118-03

前言

公路工程的路基設(shè)計(jì)中，對(duì)軟土地基有多種處理方法，越是復(fù)雜多樣的地質(zhì)狀況的設(shè)計(jì)難度就會(huì)越高。公路工程一般有較長(zhǎng)的使用年限，對(duì)地基的設(shè)計(jì)要求很?chē)?yán)格，尤其是軟土地基的處理。因此，在公路路基設(shè)計(jì)中，對(duì)軟土地基的處理需要選擇合理的方法與技術(shù)進(jìn)行處理。

1 進(jìn)行軟土路基處理之前的工作事項(xiàng)

1.1 對(duì)施工機(jī)械設(shè)備進(jìn)行檢查

在對(duì)軟土路基進(jìn)行處理的過(guò)程中，沖擊壓路機(jī)是十分重要的機(jī)械設(shè)備，能夠保障基礎(chǔ)表面受力的狀況。在軟土路基的處理施工之前，對(duì)設(shè)備的各項(xiàng)環(huán)節(jié)進(jìn)行檢測(cè)，保障機(jī)械施工中的性能，其中須對(duì)沖擊碾壓設(shè)備進(jìn)行重點(diǎn)的檢查。在公路工程軟土路基的施工過(guò)程中，技術(shù)人員需要對(duì)地基的結(jié)構(gòu)及沉降情況進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)，保障施工過(guò)程中路基的質(zhì)量，通過(guò)覆蓋層檢測(cè)的方法，對(duì)路基沉降進(jìn)行控制。

1.2 做好質(zhì)量管控工作

因軟土路基周邊大多都存在耕地土壤或回填土壤，其中會(huì)含有大量的腐殖質(zhì)或有機(jī)質(zhì)的細(xì)粒土，嚴(yán)重影響路基的施工質(zhì)量，在施工之前需要做好質(zhì)量監(jiān)控工作，對(duì)軟土路基進(jìn)行土壤的整潔與清理工作，避免軟土路基中腐殖質(zhì)或有機(jī)質(zhì)的細(xì)粒土等對(duì)路基土體造成影響。同時(shí)，需要嚴(yán)格把控施工質(zhì)量，根據(jù)工程的實(shí)際情況與要求選擇合理的填充速度來(lái)提高路基的承重效果。

2 公路路基設(shè)計(jì)中軟土路基處理技術(shù)

2.1 強(qiáng)夯處理法

強(qiáng)夯處理法是較為成熟的軟土結(jié)構(gòu)處理法。有效減少土壤的壓縮變形或剪切變形，提高軟土地質(zhì)的密實(shí)度及穩(wěn)定性，對(duì)公路工程的路基穩(wěn)定性與承載能力具有改善作用[1]。強(qiáng)夯處理法在公路工程的施工中相對(duì)簡(jiǎn)單，并且軟土地基處理效率高，施工周期較短，在各項(xiàng)工程建設(shè)領(lǐng)域用途廣泛，能夠提高軟土路基的承載能力。對(duì)軟土路基的加固深度達(dá)到5～10 m，可以將軟土路基的壓縮量減少大約2～8倍，將軟土路基的強(qiáng)度提升3倍左右。

2.2 軟土路基處理中的置換處理技術(shù)

置換處理技術(shù)適用于具備較高耐久性與承載力的土壤，取代原本的軟土地基，通過(guò)使用處理后的高承載力土壤，可以提高公路路基的承載力，減小軟土地層的沉降變形。在進(jìn)行軟土替換的過(guò)程中，采用礫石或砂礫等粗粒土等高強(qiáng)度的材料進(jìn)行軟土的置換，從而提高軟土路基的抗壓縮性[2]。在實(shí)際的施工中，需要根據(jù)當(dāng)?shù)毓こ痰膶?shí)際情況來(lái)進(jìn)行技術(shù)方案的選擇。

2.3 震動(dòng)擠密法

軟土路基的孔隙比較大，采用振動(dòng)擠密法對(duì)土壤進(jìn)行處理。此項(xiàng)方法需要采用機(jī)械設(shè)備，將軟土中的土顆粒之間的孔隙進(jìn)行壓縮，通過(guò)對(duì)軟土路基土層的壓縮，改變土層的土顆粒重新分布，改善土層的力學(xué)性能，提高軟土的承載力與強(qiáng)度，是當(dāng)前軟土工程施工中最常用的方法之一。

2.4 軟土路基處理中碎石樁處理技術(shù)

通過(guò)對(duì)軟土路基表面的處理，打出方形或圓形的孔洞，將承載力較高的碎石擠密到路基的孔洞中去，提高軟土地層的路基承載力。在碎石樁處理的過(guò)程中，可對(duì)填充的碎石添加一定量的粘結(jié)劑，從而提高填充材料的粘結(jié)性，有效提高軟土路基的承載力。碎石樁的位置不能隨意制定，需要根據(jù)實(shí)際的路基結(jié)構(gòu)與性質(zhì)確定碎石樁的位置[3]。

2.5 添加劑法

對(duì)軟土路基使用添加劑，可增強(qiáng)軟土路基的路基強(qiáng)度與穩(wěn)定性。其中，二氧化碳及其他化學(xué)物質(zhì)可以對(duì)軟土的表面進(jìn)行凍結(jié)，從而增強(qiáng)路面的路基強(qiáng)度。也可以使用石灰、水泥或粉煤灰等無(wú)機(jī)結(jié)合料來(lái)增強(qiáng)軟土路基的固結(jié)，提高軟土路基的吸水和凝聚能力。此種方法主要針對(duì)粘性或含水量較低的軟土路基，通過(guò)添加石灰、水泥或粉煤灰等物質(zhì)改善土壤的結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)土壤的凝聚效應(yīng)[4]。

2.6 排水板加固施工方法

軟土路基加固過(guò)程中可以采用排水板加固施工方法，此加固方法主要應(yīng)用在軟土路基的表面，通過(guò)對(duì)土層整體的固結(jié)進(jìn)行處理，增強(qiáng)土壤的固結(jié)排水能力，降低軟土路基的含水量，提高軟土路基的承載力。對(duì)其施壓時(shí)，可以承受足夠的外部荷載，并且保持土體的穩(wěn)定，提高路基的安全性與穩(wěn)定性，通過(guò)對(duì)路基逐漸加壓或其他方式的固結(jié)，將軟土路基中的自由水緩慢排除，增強(qiáng)軟土顆粒的固結(jié)，增強(qiáng)整體性。

3 公路路基設(shè)計(jì)中軟基處理設(shè)計(jì)

軟基處理設(shè)計(jì)需要結(jié)合不同的工作環(huán)境進(jìn)行選擇，并嚴(yán)格遵循設(shè)計(jì)規(guī)范或施工規(guī)范的相關(guān)要求，利用相對(duì)成熟的軟基處理技術(shù)完成項(xiàng)目，協(xié)調(diào)可利用的資源以確保在保持環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)上節(jié)省經(jīng)濟(jì)成本，縮短工期時(shí)間。

實(shí)際施工過(guò)程中，粉粘粒含量較高的軟基可能會(huì)發(fā)生地基浸水等情況，造成地基內(nèi)含有的水分無(wú)法排除，影響到公路路基的施工質(zhì)量。因此，公路路基的施工過(guò)程中，對(duì)其進(jìn)行處理，促進(jìn)軟土地基固結(jié)的產(chǎn)生，進(jìn)而影響到下層地基的形成。軟土地基中含水量較大的粉細(xì)砂如果處理不當(dāng)，很容易對(duì)公路的地基形成不同程度的質(zhì)量影響。需要在施工過(guò)程中嚴(yán)格控制粉細(xì)砂的材料質(zhì)量，盡量避免不達(dá)標(biāo)的材料應(yīng)用到施工中去。

公路橋梁的軟基處理設(shè)計(jì)，一般選擇對(duì)軟土地基進(jìn)行換填處理，在此期間需要進(jìn)行灑水壓實(shí)處理，減小粉細(xì)砂顆粒之間的孔隙，增強(qiáng)軟土地基的強(qiáng)度。嚴(yán)格把控好地基的含水率，切實(shí)保障軟土地基的施工質(zhì)量，滿足工程的各項(xiàng)要求。

此外，軟基處理過(guò)程中地基的分層厚度也要做好合理管控，分層厚度通常情況下是300 mm左右，然后通過(guò)振動(dòng)壓路機(jī)對(duì)地基進(jìn)行良好的壓實(shí)處理，對(duì)壓實(shí)后的地基進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)，保障公路路基滿足施工的各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)。

4 工程實(shí)例分析

在新疆某公路路段工程路基處理設(shè)計(jì)中地表土質(zhì)多為礫類(lèi)土和粉質(zhì)土。路基填料選取時(shí)對(duì)鹽漬土、濕陷性土等不合格或品質(zhì)較差的填料進(jìn)行剔除，可選擇在沖洪積臺(tái)階地中取土，填料以天然砂礫為主，品質(zhì)好、強(qiáng)度高，能夠保證路基有良好的壓實(shí)度，有利于提高路基施工質(zhì)量，避免因填料的強(qiáng)度不足引起路基加寬路段產(chǎn)生不均勻工后沉降，避免路面產(chǎn)生裂縫。路面分幅分車(chē)道施工方案，半幅正常行駛，另一半幅限速行駛。先施工半幅新拼接的路面。按照新建路面結(jié)構(gòu)層次鋪筑至中面層（上面層暫不施工），形成過(guò)渡路面，使半幅路面形成雙向四車(chē)道，如圖1所示。

4.1 路基填筑方案

4.1.1 低填淺挖路基

主線路基高度H小于路面結(jié)構(gòu)層厚度，且地基土為非鹽漬化礫類(lèi)土的路段，自路面結(jié)構(gòu)層底面以下0～90 cm范圍內(nèi)分層超挖回填碾壓，填筑壓實(shí)度≥97%。自路面結(jié)構(gòu)層底面以下90～120 cm范圍礫類(lèi)土直接翻松碾壓，填筑壓實(shí)度≥97%;非鹽漬化及非濕陷性粉黏土路段0～120 cm范圍換填礫類(lèi)土。

互通式立體交叉匝道、互通式立體交叉被交線、分離式被交線、輔道、改路等，路基高度H小于路面結(jié)構(gòu)層厚度，且地基土為非鹽漬化礫類(lèi)土的路段，自路面結(jié)構(gòu)層底面以下0～50 cm范圍內(nèi)分層超挖回填碾壓，填筑壓實(shí)度≥96%。自路面結(jié)構(gòu)層底面以下50～80 cm范圍礫類(lèi)土直接翻松碾壓，填筑壓實(shí)度≥96%;非鹽漬化及非濕陷性粉黏土路段0～80 cm范圍換填礫類(lèi)土。

4.1.2 路基壓實(shí)度、填料最小強(qiáng)度（CBR）、最大粒徑要求

路基應(yīng)分層鋪筑，均勻壓實(shí)，路基壓實(shí)度、填料最小強(qiáng)度（CBR）、最大粒徑要求應(yīng)符合表1規(guī)定。

4.2 濕陷性土地基處理

項(xiàng)目濕陷性土主要分布于沖積平原表層和農(nóng)田區(qū)路段，長(zhǎng)度為15.55 km。

4.2.1 設(shè)計(jì)原則

（1）項(xiàng)目沿線濕陷性土分布較為廣泛，從保證路基穩(wěn)定、減少水土流失的角度出發(fā)，充分考慮工程建設(shè)的實(shí)際情況及沿線環(huán)境的特殊要求，加強(qiáng)防滲及防沖刷設(shè)計(jì)。

（2）根據(jù)濕陷等級(jí)、濕陷起始?jí)毫?、濕陷土層厚度及層位分布，結(jié)合對(duì)既有道路的影響、路基填土高度、地基滲水浸濕可能性大小選擇濕陷性黃土路基的處理深度及處理方法，部分或全部消除地基的濕陷量。

4.2.2 處治深度

見(jiàn)表2。

4.2.3 方案比選

該段濕陷性土均為Ⅰ級(jí)非自重濕陷性黃土，故對(duì)沖擊碾壓、換填墊層結(jié)合該項(xiàng)目特點(diǎn)進(jìn)行方案比選（見(jiàn)表3）。

結(jié)合項(xiàng)目特點(diǎn)，初步擬定采用換填墊層結(jié)合沖擊碾壓的處理方式：

一般Ⅰ級(jí)非自重濕陷性土路段，采用清除表土，并對(duì)基底進(jìn)行沖擊碾壓的處理措施;低填淺挖的Ⅰ級(jí)非自重濕陷性土路段，采用挖除路床1.2 m范圍內(nèi)濕陷性土，換填礫類(lèi)土的處理措施;橋臺(tái)相鄰濕陷性土路段，保證消除地基的全部濕陷量或穿透全部濕陷性土層;完善路基、路面排水系統(tǒng)，挖方路段路基兩側(cè)設(shè)置邊溝，填方路段設(shè)置排水溝，以防止低洼路段積水，浸泡路基。

5 結(jié)語(yǔ)

軟土地基的處理是公路工程施工中的重點(diǎn)項(xiàng)目，軟土地基的處理方法與效果是衡量地基穩(wěn)定性與平整度的有效依據(jù)，需要滿足工程要求的穩(wěn)定性與平整度，從而保障公路工程的安全可靠性。在公路工程的施工過(guò)程中，需要重視軟土路基的實(shí)際處理問(wèn)題，減少軟土路基所帶來(lái)的沉降等不安全因素。加強(qiáng)對(duì)軟土路基的檢測(cè)與施工技術(shù)處理，改善軟土路基的土層性質(zhì)與結(jié)構(gòu)，從而保障公路建設(shè)的質(zhì)量與安全。

參考文獻(xiàn)

[1]方春. 公路路基路面設(shè)計(jì)中軟基的處理技術(shù)[J]. 四川水泥， 2022（1）： 253-254.

[2]汪勝. 公路路基路面設(shè)計(jì)中軟基的處理技術(shù)研究[J]. 四川水泥， 2021（9）： 231-232.

[3]辛傳盛. 公路路基路面設(shè)計(jì)中軟基的處理技術(shù)研究[J]. 交通世界， 2021（12）： 60-61.

[4]余秋楓. 公路路基路面設(shè)計(jì)中軟基的處理技術(shù)分析[J]. 黑龍江交通科技， 2021（3）： 79-80.

收稿日期：2022-01-19

作者簡(jiǎn)介：李秋申（1972—），男，本科，高級(jí)工程師，從事公路工程道路與橋梁勘察設(shè)計(jì)工作。