關(guān)于城市道路特殊路基處理設(shè)計(jì)研究

祁菲菲

（中核華緯工程設(shè)計(jì)研究有限公司，江蘇南京 210000）

1 路基概述

通過對路基進(jìn)行分析，可發(fā)現(xiàn)其主要指在地表結(jié)合道路斷面、線形及相關(guān)技術(shù)要求進(jìn)行堆填或開挖，從而形成的巖土結(jié)構(gòu)物，其在路面中具有重要地位，能夠?qū)β访鎮(zhèn)鬏數(shù)能囆泻奢d進(jìn)行承受，進(jìn)而減少荷載對路面產(chǎn)生的不良影響。目前城市道路工程對路基的使用要求主要包括兩項(xiàng)內(nèi)容，分別是變形較小及具有良好的穩(wěn)定性[1]。其中，穩(wěn)定性要求主要針對受到道路修建的影響，從而發(fā)生原地層受力改變現(xiàn)象的路段，而在路基具備良好穩(wěn)定性的情況下，城市道路通暢及駕駛?cè)藛T行車安全將得到保障；變形小要求主要指路基在受到車輛荷載及自重等因素的影響下，不能出現(xiàn)過大的變形現(xiàn)象，該要求對延長城市道路的使用壽命，保障駕駛?cè)藛T行車舒適感具有重要作用。在開展城市道路設(shè)計(jì)工作的過程中，考慮到道路與兩側(cè)地塊的高差相對較小，且在通常情況下，施工人員多會同時實(shí)施填筑，故而正式進(jìn)行設(shè)計(jì)時，應(yīng)減少對城市道路路基穩(wěn)定性的關(guān)注度，并正確認(rèn)識到減少路基變形的重要性，將其作為路基設(shè)計(jì)重點(diǎn)。

2 國內(nèi)外對路基設(shè)計(jì)采取的措施及認(rèn)知

目前不同國家對城市道路路基處理設(shè)計(jì)的認(rèn)知及采取的措施主要包括以下5項(xiàng)內(nèi)容。

2.1 澳大利亞

該國家認(rèn)為在開展城市道路路面組合設(shè)計(jì)與厚度設(shè)計(jì)工作的過程中，必須對土基承載力進(jìn)行綜合考量。從實(shí)際出發(fā)，可發(fā)現(xiàn)土基剛度與強(qiáng)度對土基支撐能力具有決定性作用，且與路基的密度、使用過程中的含水量及土質(zhì)等多方面具有密切聯(lián)系。此外，澳大利亞選擇采用加州承載比，將其作為參考依據(jù)，以此對土基強(qiáng)度進(jìn)行科學(xué)評價，并通過土基頂面壓應(yīng)變，進(jìn)而提高路面厚度的控制水平。

2.2 日本

該國家認(rèn)為在開展城市道路路面設(shè)計(jì)工作的過程中，必須將原路基承載力及路床等方面作為重要基礎(chǔ)條件，并在加州承載比實(shí)際數(shù)值小于3的情況下，對路床實(shí)施有效的加固處理措施，進(jìn)而保障處理設(shè)計(jì)效果。

2.3 法國

該國家在開展城市道路設(shè)計(jì)工作時，選擇對交通級別進(jìn)行充分結(jié)合，以此明確道路承重路基等級，并在此基礎(chǔ)上對相應(yīng)的路基處理方法進(jìn)行選擇，以提高路基處理設(shè)計(jì)水平。

2.4 美國瀝青協(xié)會

其選擇對土基表面具備的豎向壓應(yīng)變進(jìn)行利用，以此實(shí)現(xiàn)有效控制城市道路的永久變形[2]。此外，在實(shí)際工作中，其要求設(shè)計(jì)人員對溫度變化狀況與土基回彈模量之間的關(guān)系進(jìn)行綜合考量。

2.5 中國

在強(qiáng)基薄面思想的影響下，目前我國在開展城市道路路面設(shè)計(jì)工作的過程中，多會對半剛性基層瀝青路面進(jìn)行利用，該種類的基層具有良好剛度，對成本費(fèi)用的要求較低，且能夠?qū)諝馑峙c地下水的交換進(jìn)行有效隔絕，在通常情況下，路基濕度極有可能受到地下水因素的影響從而發(fā)生變化。因此我國已對城市道路路基設(shè)計(jì)控制指標(biāo)進(jìn)行調(diào)整，要求工作人員在實(shí)際工作中結(jié)合規(guī)范要求，對路基壓實(shí)度、干濕種類及頂面回彈模量等進(jìn)行嚴(yán)格把控。此外，考慮到城市道路路面的車轍多是出現(xiàn)在瀝青面層，故而我國制定的規(guī)范要求未針對土基表面豎向壓應(yīng)變提出相應(yīng)的控制要求，但為實(shí)現(xiàn)減少路基變形，我國已明確指出路基沉降及不均勻沉降的控制要求。

3 城市道路特殊路基處理設(shè)計(jì)中的目的及問題

3.1 目的

路基在城市道路中具有重要地位，其是保障城市道路工程建設(shè)質(zhì)量的重要基礎(chǔ)，且能夠?qū)Τ鞘械缆肥褂脡勖a(chǎn)生直接影響。因此為保障城市道路建設(shè)質(zhì)量，減少其存在的安全隱患，防止城市道路在后續(xù)使用中出現(xiàn)安全事故，有必要對路基采取相應(yīng)的處理措施[3]?？紤]到特殊路基對城市道路各方面產(chǎn)生的影響較為強(qiáng)烈，故而必須加強(qiáng)特殊路基處理設(shè)計(jì)，全面提高此類路基的穩(wěn)定性，防止城市道路在投入使用后出現(xiàn)路基不均勻沉陷，威脅行車安全，從而對工程項(xiàng)目整體效益造成影響。正式開展特殊路基處理設(shè)計(jì)工作時，必須在抗剪程度的基礎(chǔ)上進(jìn)行加強(qiáng)，確保地基穩(wěn)定性與規(guī)范要求相匹配，盡可能降低地基土具備的壓縮性，并采取相應(yīng)措施，積極影響地基土透水性能，全面強(qiáng)化地基土的動力特性。

3.2 問題

針對特殊地基處理設(shè)計(jì)中存在的問題而言，其主要表現(xiàn)在以下5個方面。

（1）部分工作人員在開展勘察工作的過程中，未充分明確自身責(zé)任，導(dǎo)致其通過勘探獲取的各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息不具有良好的精準(zhǔn)性與全面性，無法為后續(xù)施工提供可靠的數(shù)據(jù)支持，造成城市道路施工人員在施工過程中無法對特殊路基采取有效的處理措施。

（2）在充分明確特殊路基的情況下，部分施工人員因疏忽未結(jié)合規(guī)范要求落實(shí)相應(yīng)的處理措施，導(dǎo)致路基穩(wěn)定性顯著降低，致使施工現(xiàn)場外的建筑物受到一定影響，從而造成城市道路工程社會效益及經(jīng)濟(jì)效益下滑。

（3）部分施工人員雖已對特殊路基采取相應(yīng)的處理措施，但處理力度欠佳，無法對特殊路基各方面產(chǎn)生積極影響，導(dǎo)致城市道路工程建設(shè)質(zhì)量降低。

（4）未結(jié)合規(guī)范要求進(jìn)行堆料，且在開展分層填筑作業(yè)時未對規(guī)章制度進(jìn)行充分結(jié)合，導(dǎo)致填土過程過快，碾壓程度與施工要求不符，致使路基穩(wěn)定性降低。

（5）施工人員不具備對硬殼層的保護(hù)意識，且在施工過程中存在影響硬殼層的錯誤施工行為，導(dǎo)致其受到嚴(yán)重破壞，進(jìn)而造成路段穩(wěn)定性降低。

4 城市道路特殊路基處理設(shè)計(jì)原則及方法

4.1 原則

為全面提高城市道路特殊路基處理設(shè)計(jì)效果，保障城市道路工程建設(shè)質(zhì)量，正式開展路基處理設(shè)計(jì)工作前，必須充分貫徹處理設(shè)計(jì)原則，進(jìn)而提高該項(xiàng)工作的規(guī)范性及科學(xué)性。針對原則而言，其主要內(nèi)容如下：在進(jìn)行路基設(shè)計(jì)工作前，工作人員必須結(jié)合規(guī)范要求前往施工現(xiàn)場開展勘探作業(yè)，充分掌握施工現(xiàn)場的實(shí)際狀況，詳細(xì)記錄現(xiàn)場地質(zhì)水文條件各項(xiàng)信息內(nèi)容，以此為后續(xù)施工提供可靠支持。此外，在開展特殊路基設(shè)計(jì)工作的過程中，應(yīng)將施工現(xiàn)場地形地貌作為重要參考依據(jù)，以此開展設(shè)計(jì)工作，采取相應(yīng)措施，盡可能實(shí)現(xiàn)填挖平衡，防止在特殊路基施工過程中涉及深路塹或高路堤[4]。必須對地勘報(bào)告進(jìn)行深入分析，掌握其各項(xiàng)內(nèi)容，以此對路基邊坡率進(jìn)行選擇，全面提高邊坡防護(hù)形式的合理性，保障特殊路基的穩(wěn)定性，確保其能夠?qū)奢d進(jìn)行有效承受。在開展特殊路基處理設(shè)計(jì)工作的過程中，不僅應(yīng)對安全性與穩(wěn)定性進(jìn)行綜合考量，而且還要盡可能減少施工成本，提高成本控制水平，防止在設(shè)計(jì)工作中出現(xiàn)過于保守的現(xiàn)象，進(jìn)而導(dǎo)致工程項(xiàng)目造價提高，從而對施工單位經(jīng)濟(jì)效益產(chǎn)生影響。

4.2 方法

城市道路特殊路基處理設(shè)計(jì)方法呈現(xiàn)多樣化，不同處理方法均具有不同的功能性及適用條件，因此在開展特殊路基處理設(shè)計(jì)作業(yè)時，必須充分掌握不同處理方法的核心內(nèi)容及優(yōu)勢，并結(jié)合施工狀況對處理方法進(jìn)行科學(xué)利用，以此提高處理水平。

4.2.1 換填

本文列舉的城市道路工程北站連接線是城市主干線，實(shí)際長度是4.39km，設(shè)計(jì)速度是每小時60km，道路橫斷面的寬度是43m，雙向6車道。通過對地勘報(bào)告進(jìn)行深入分析，可發(fā)現(xiàn)該工程項(xiàng)目的部分路段存在淤泥質(zhì)土，厚度欠佳，處在1m左右。其中淤泥質(zhì)土處在現(xiàn)狀表層，考慮到路段附近存在水域，故而判斷導(dǎo)致該土質(zhì)形成的原因是沖洪積。此外，在開展設(shè)計(jì)工作時，由于淤泥質(zhì)土的埋深較淺，且厚度的平均數(shù)值較小，故而工作人員選擇對換填砂處理方法進(jìn)行利用。換填砂處理方法具體內(nèi)容如下：首先挖除施工現(xiàn)場存在的軟弱地基，并換填砂與填筑路堤，確?；靥钌案叨认噍^于水位明顯較高，且數(shù)值至少為50cm。通過對上述案例進(jìn)行分析，可發(fā)現(xiàn)在通常情況下?lián)Q填處理方法多是被應(yīng)用在具有軟弱地基，且厚度小于3m的路段處理設(shè)計(jì)中，例如較小的水塘及水田路段等，而在正式開展設(shè)計(jì)工作時，必須結(jié)合規(guī)范要求挖除軟弱土層，換填砂碎及碎石等透水性材料，并在換填作業(yè)結(jié)束后對路堤進(jìn)行填筑。

4.2.2 拋石擠淤

在結(jié)合地勘報(bào)告的情況下，可發(fā)現(xiàn)本文列舉的城市道路工程北站連接線某路段左幅存在現(xiàn)狀水塘，其面積處在4064m2左右，塘底淤泥的厚度平均值是4cm，水深處在1.5m左右[5]?？紤]到水塘的面積及淤泥厚度相對較大，施工現(xiàn)場附近存在采石場，具有豐富的拋填塊石材料，故而設(shè)計(jì)人員在開展設(shè)計(jì)工作時，選擇對拋石擠淤處理方式進(jìn)行利用，嚴(yán)格貫徹就地取材原則，進(jìn)而提高特殊路基處理設(shè)計(jì)成本控制水平，保障工程項(xiàng)目整體效益。該種處理方法具體內(nèi)容如下：拋填塊石，并在石面上對50cm級配碎石進(jìn)行回填，嚴(yán)格做好碾壓密實(shí)作業(yè)。在上述操作結(jié)束后，回填砂，并對土工布進(jìn)行鋪設(shè)。在實(shí)際施工中，必須對拋填塊石高度進(jìn)行嚴(yán)格把控，確保其高于水位50cm左右，且塊石大小超過30cm。此外，應(yīng)將水塘段落伸入到路基坡腳，通過漿砌片石防護(hù)措施對水面以下的邊坡進(jìn)行處理，進(jìn)而為施工質(zhì)量提供保證。通過分析上述案例，可發(fā)現(xiàn)在通常情況下拋石擠淤處理方法多是被應(yīng)用在淤泥較深或水塘面積較大的路段處理設(shè)計(jì)中。

4.2.3 強(qiáng)夯

據(jù)地勘報(bào)告顯示，本文列舉的城市道路工程北站連接線某路段具有素填土，深度處在8m左右，屬于原采石坑回填土，素填土呈現(xiàn)灰黑色及灰黃色，具有一定濕度及松散性，填料的主要組成部分是黏性土，且局部具有一定程度的植物根系及碎石等，硬物質(zhì)的含量處在10%～20%的范圍內(nèi)，填料的堆填時間介于5～10年之間。工程項(xiàng)目的地質(zhì)性能欠佳，層厚處在0.2～10.7m范圍內(nèi)。在開展設(shè)計(jì)工作時，工作人員考慮到工程項(xiàng)目路段存在素填土，雖然堆填時間相對較長，但工程地質(zhì)性能較差，厚度較大，故而其選擇對強(qiáng)夯處理方法進(jìn)行利用，并在強(qiáng)夯處理后對地基承載力進(jìn)行審查，確保其不小于120kPa。針對強(qiáng)夯處理方法，其主要指對吊錘進(jìn)行利用，結(jié)合實(shí)際狀況提升其高度，并促使吊錘自由下落，使其到地面的過程中產(chǎn)生強(qiáng)烈的沖擊力，進(jìn)而與土層發(fā)生撞擊，通過沖擊力對土層產(chǎn)生積極影響，提高其緊實(shí)度，促使路基壓縮下沉，以保障路基的壓實(shí)程度及承載力，滿足后續(xù)使用要求。本文列舉的城市道路工程在采用強(qiáng)夯處理方法時，選擇對2次點(diǎn)夯進(jìn)行利用，并增加1次滿夯。其中點(diǎn)夯的能量是4000kJ，而滿夯的能量是1000kJ。在布置夯點(diǎn)時，工作人員選擇依照4m×4m正方形對點(diǎn)夯的夯點(diǎn)進(jìn)行布置，將兩次點(diǎn)夯的間隔時間控制在7d。正式開展強(qiáng)夯處理作業(yè)前，施工人員選擇在試驗(yàn)區(qū)開展試驗(yàn)，以此明確強(qiáng)夯各項(xiàng)參數(shù)，例如吊錘提升高度及重量等。

對特殊路基采取強(qiáng)夯處理措施時，可對以下內(nèi)容進(jìn)行適當(dāng)參考。

（1）開展對施工現(xiàn)場的清理與平整工作，并對強(qiáng)夯墊層進(jìn)行回填。

（2）對第1次夯點(diǎn)位置進(jìn)行標(biāo)注，并結(jié)合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對現(xiàn)場高程進(jìn)行精準(zhǔn)測量。

（3）準(zhǔn)備起重機(jī)，并將夯錘對準(zhǔn)夯點(diǎn)所在區(qū)域。

（4）開展對夯前錘頂高程的測量工作，并將吊錘吊到已通過試驗(yàn)確定的高度，松開吊錘后，對錘頂高程進(jìn)行再次測量。

（5）充分結(jié)合圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求對不同點(diǎn)進(jìn)行夯擊，并在經(jīng)過上述環(huán)節(jié)后完成第1次點(diǎn)夯。

（6）對推土機(jī)進(jìn)行利用，填平夯坑，并開展對場地高程的測量工作。

（7）在第1次點(diǎn)夯結(jié)束的7d后，應(yīng)及時開展第2次點(diǎn)夯，并滿夯一遍，開展對施工現(xiàn)場標(biāo)高的復(fù)測工作。

（8）在采取強(qiáng)夯處理方法的過程中，必須對附近建筑物實(shí)際狀況給予重視，防止對建筑物穩(wěn)定性造成不良影響，若發(fā)現(xiàn)施工現(xiàn)場與建筑物的距離過近，則必須采取相應(yīng)的防護(hù)措施，例如設(shè)置減震溝等。

通過對上述案例進(jìn)行分析，可發(fā)現(xiàn)強(qiáng)夯處理方法多是被應(yīng)用在土性質(zhì)較差，土層厚度較大，且其他方法成本較高的路段[6]。該種處理方法對提高特殊路基承載力及壓實(shí)度等方面具有重要作用，且能夠有效保障城市道路施工質(zhì)量，因此在后續(xù)施工中應(yīng)對該種處理方法給予重視。

5 結(jié)語

綜上所述，考慮到特殊路基極有可能對城市道路建設(shè)質(zhì)量及使用壽命產(chǎn)生影響，故而在開展城市道路工程建設(shè)作業(yè)時，必須充分明確施工現(xiàn)場存在的特殊路基，結(jié)合實(shí)際狀況及規(guī)范要求采用相應(yīng)的處理方法，以提高路基的承載力及壓實(shí)度，進(jìn)而為工程整體質(zhì)量提供保障。