公路路基路面設計中的軟基處理分析

范旻

摘要 研究軟基處理方法，旨在提高公路路基路面的施工質量。文章論述了軟基的定義與特點，闡述了常見的軟基處理方法，并以某一公路工程為例，探討了水泥攪拌樁法。研究結果表明，采用水泥攪拌樁等軟基處理方法，可提高公路路基路面的承載能力與結構強度。

關鍵詞 公路工程；路基路面設計；軟基處理；水泥攪拌樁法

中圖分類號 U416.1文獻標識碼 A文章編號 2096-8949（2023）11-0128-03

0 引言

在我國社會經濟發(fā)展中，公路工程的建設發(fā)揮著重要的推動作用，而在公路工程中，路基路面設計工作十分關鍵。大部分公路工程施工環(huán)境較惡劣，地質條件差，經常會遇到淤泥、淤泥質土等軟弱土層，因軟弱土層的強度低、透水性差、壓縮性大，為提高公路軟基的承載能力與結構強度，需結合工程實際情況，選用合理的軟基處理方法[1]。

1 軟基的定義與特點

1.1 軟基的定義

軟基為強度小、壓縮量高的軟弱土層，在該土層中常含有一些有機物質，路基路面的抗變形能力差[2]。與正常條件下的土壤相比，軟基的抗壓能力與承載能力差，易出現(xiàn)碎裂、沉降等問題，影響公路路基路面的施工質量，為車輛通行埋下安全隱患。

1.2 軟基的特點

軟基的強度小、透水性差、壓縮性高，加大了公路工程的施工難度[3]。在公路工程項目建設前，設計工作人員應熟悉軟基特點、施工場地的地形與地質條件，制定技術可行、經濟成本低的軟基處理方案。

2 常見的軟基處理方法

2.1 換填處理法

公路工程施工路段存在軟弱土層，如淤泥質地基、濕陷性黃土地基、素填土地基、雜填土地基等，承載能力差，若軟弱土層較淺，土層厚度不超過3 m，宜采用換填處理法[4]。暗塘暗溝、濕陷性黃土、淤泥等地段使用換填法[5]；垃圾填埋地段，需深度清理垃圾，換填中粗砂材料或碾壓中粗砂材料，避免路基不均勻沉降，提高路基的密實度；稻田地填筑地段，挖除淤泥與腐殖土，換填1～2 m山皮石材料，若淤泥厚度大，宜選用拋石擠淤方法；部分路基位于河塘區(qū)域，設堰清淤，回填中粗砂，回填高度需超出地下水位線0.5 m或達到設計水位線，路堤邊坡采用漿砌片石護砌方案。其中，換填法加固地基示意圖如圖1所示。

2.2 樁基法

2.2.1 水泥粉煤灰碎石樁

水泥粉煤灰碎石樁是指根據(jù)預定的配合比，均勻攪拌水、水泥、粉煤灰、石屑、碎石等原材料后所形成的一種樁體結構[6]。粉土、黏性土等軟基宜選用該樁進行加固。水泥粉煤灰碎石樁的力學性質介于柔性樁與剛性樁之間，該樁可處理軟基深度20 m，樁體呈等邊三角形布設，樁頂上鋪設50 cm中粗砂或碎石[7]。該樁技術現(xiàn)已成熟，但也存在一些缺陷，易出現(xiàn)較大的工后沉降，經過一段時間后，路基方可趨于穩(wěn)定。其中，水泥粉煤灰碎石樁成樁示意圖如圖2所示。

2.2.2 水泥攪拌樁法

水泥攪拌樁具有環(huán)境效益好、施工成本低、成樁效率高等優(yōu)勢特點，但該法也存在輸漿量、水灰比控制難度大等多種缺陷[8]。黏性土地基的承載力標準值＜120 kPa時，宜選用水泥攪拌樁法；樁間距為1～1.4 m，樁徑為50 cm，以加固土體的質量為基準，單位復合地基承載力至少達到150 kPa。

2.3 排水固結法

排水固結法是由降水預壓法、堆載預壓法、塑料排水板預壓法、砂井預壓法等多種方法構成的一種軟基處理方法。排水固結法的基本原理是排出軟基土壤中的孔隙水，加固土壤，提高路基的承載能力與強度。該方法的施工成本低，但其施工效率低，固結效果差。當遇到飽和軟黏土時，宜選用排水固結法。

3 工程案例

3.1 工程背景

某一公路工程，道路路線總長度為15 km，路基寬度為24 m，雙向4車道，設計速度為50 km/h，斷面形式以高填方路堤為主，路基填筑高度約為3.5 m。

3.2 施工路段地質土層情況

3.2.1 場地巖土工程評價

（1）地基土評價。根據(jù)巖土性質和工程的特點與要求，場地巖土層的工程特性評價情況如表1所示。

（2）特殊性巖土及不良地質作用。①1層雜填土：雜色，松散，以建筑垃圾為主，含大量碎石、碎磚，非均質。填齡小于5年；①2層素填土：以粉性土為主，黃灰～灰黃色，呈松散狀，局部夾少量黏性土，含少量填齡＜6年的碎磚屑；①a層淤泥：呈流塑狀，灰黑色，為河底、塘底淤積物，具臭味，含大量腐殖質（有機質），見碎磚屑、碎石子等雜物，主要分布于現(xiàn)有河塘底面。①層總體不均勻，結構松散，密實度差，長期荷載作用下易產生過大沉降或不均勻沉降，建議進行夯實壓密或換填處理。此外，填土中局部夾碎石、碎磚及混凝土塊等硬質物，對路基施工質量有不利影響。

軟土：沿線局部分布②2層粉質黏土，試驗測得靈敏度St=3.08～3.95，為中等靈敏；有機質含量0.87%～1.34%，為無機土。②2層強度低，不均勻，工程地質差；具高壓縮性、低強度，為場地內不良工程地質層。

膨脹土：場地③1層粉質黏土自由膨脹率δef=37.0%

～50.7%，平均值42.1%，為弱膨脹土；③3層黏土自由膨脹率δef=32.7%～60.8%，平均值46.8%，為弱～中等膨脹土，施工時應注意防水，必要時換填、采用非膨脹土做封層及摻灰等。

3.2.2 路基土承載力、路基持力層分析與評價

（1）路基土承載力。根據(jù)《公路橋涵地基與基礎設計規(guī)范》（JTG 3363—2019），同時結合地區(qū)勘察經驗，該工程建議的各巖土層地基承載力參數(shù)取值如表2所示。

4-1 強風化安山巖 密實 300 0.40 —

（2）路基持力層分析與評價。在該工程中，淺部填土成分復雜、結構松散、不均勻、低強度、欠固結，工程地質性質差，未經處理不可直接利用。③-1層、③-3層的工程地質性質較好；③-2層工程地質性質一般；②1層與②2層的工程地質性質差。

3.3 軟基處理方案設計

從前面論述可知，該公路部分地基土地質條件較差，例如②2層軟塑質粉質黏土：土層厚度約為3.8～10.4 m，灰色，軟塑，切面稍有光澤，干強度中等，韌性中等，局部含粉土薄層可見少量腐殖質及貝類殘骸，稍有異味，不均質。

3.3.1 軟基設計標準

（1）工后沉降控制標準。該公路路基工后沉降控制標準如表3所示。

（2）穩(wěn)定安全系數(shù)。穩(wěn)定驗算按施工期和營運期的荷載，采用固結有效應力法分別計算穩(wěn)定安全系數(shù)，滿足施工期按不小于1.1、運營期不小于1.2的要求。

3.3.2 軟土路基設計

該設計采用水泥攪拌樁法來處理公路軟基。水泥攪拌樁設計方案如下：

（1）水泥攪拌樁采用梅花形布置，間距1.2 m，過渡段間距采用1.5 m。其中，水泥攪拌樁處理平面大樣圖如圖3所示；水泥攪拌樁處理橫斷面圖如圖4所示。

（2）水泥攪拌樁徑50 cm，各樁進入持力層不得小于50 cm。

（3）攪拌樁的施工定位偏差小于5 cm，樁身垂直誤差不超過1%，噴漿攪拌速度不大于0.5 m/min。

（4）水泥攪拌樁樁體強度≥800 kPa，單樁極限承載力≥180 kN，復合地基承載力≥120 kPa。

4 結語

綜上所述，在公路路基路面設計中，軟基處理是重點，軟基處理技術設計水平的高低直接影響公路工程的整體施工質量，這就需根據(jù)公路工程的實際情況，選擇合理、可行的軟基處理方法，制定詳細的施工圖設計，提高軟基處理設計方案的合理性與科學性，為后續(xù)公路工程的軟基施工提供可靠的依據(jù)，保證公路工程的施工質量。

參考文獻

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[2]趙順. 公路路基路面設計中的軟基處理分析[J]. 中華建設， 2022（6）： 76-78.

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

[4]李文輝. 公路路基路面設計中軟基的處理策略[J]. 科技與創(chuàng)新， 2021（13）： 63-64.

[5]趙子鑒. 公路路基路面設計中軟基處理技術分析[J]. 科學技術創(chuàng)新， 2021（14）： 100-101.

[6]洪超. 公路路基路面設計中軟基的處理對策分析[J]. 工程與建設， 2021（2）： 318-319.

[7]李佳. 公路路基路面設計中的軟基處理問題與優(yōu)化對策[J]. 工程建設與設計， 2021（3）： 34-36.

[8]尤慧敏. 關于公路路基路面設計中軟基的處理技術分析[J]. 四川水泥， 2020（4）： 79.