平原地區城市道路工程的軟土路基處理設計

明道軒，劉堰陵，高 翔

（武漢市政工程設計研究院有限責任公司，湖北武漢 430056）

0 前言

內陸平原地區常見的軟土路基除現狀湖塘中的淤泥土之外，還包括歷史湖塘沉積形成的淤泥質粉質粘土，在這種地質條件下建設道路工程，需進行軟土路基處理。

1 工程實例

1.1 工程地質條件

工程位于江漢平原東部，場區屬長江中下游沖積平原地貌單元，系長江北岸一級階地。根據地質勘察報告，該地區屬于揚子淮地臺區，目前場區地質構造穩定，近期內未發生有地質構造運動。

根據野外鉆探、原位測試及室內土工試驗資料分析，場地地基土按成因類型、沉積年代可分為人工堆積層及第四系全新統沖積與湖相淤積交互沉積層。按地層巖性及其物理力學指標與工程特性可分為五層：①-1層素填土，厚1.9 m；①-2層粉質粘土夾粉土，厚0.8～6.4 m，飽和，軟可塑；②層淤泥質粉質粘土，厚2.5～9.5 m，平均厚5.39 m，飽和，流塑，含少量腐植物及螺殼碎屑；③層粘土，厚0.9～3.2 m，飽和，可塑；④、⑤層均為粉質粘土夾粉土粉砂，具有水平層理，土層物理力學性質略有不同；⑥層粉砂（Q4al+L），中密，主要礦物成份為石英、云母、長石等。

1.2 工程設計條件

擬建道路為城市次干道，道路紅線寬度為40 m，路面以下敷設有給水、雨水、污水、燃氣、電力、電信等綜合市政管線。道路里程長約3 km，路線經過處大部分為農田、旱地，部分地段分布有溝渠、魚塘，地面高程22.57～25.10 m，地形較為平坦。

根據區域路網總體豎向控制，本工程大部分地段為挖方區，局部地段為填方區，且填方厚度小于1.5 m。

道路機動車道路面結構層厚度為64 cm，具體為：24 cm厚水泥混凝土面層(fr≥5.0 MPa)+40 cm厚水泥穩定碎石基層（5：95，分兩層碾壓）。

1.3 路基沉降計算

根據以上設計條件，考慮行車荷載對路基沉降的影響，附加應力取60 kPa，再根據勘察報告資料，取最不利鉆孔工程地質剖面見圖1，以59號鉆孔為例，按分層總和法計算天然地基在附加應力作用下總沉降計算值約270.72 mm，計算過程見表1。

圖1 工程地質典型縱斷面圖

表1 分層總和法地基沉降計算表

1.4 方案比選

現針對三種典型的軟土路基處理方案進行比選。

（1）真空預壓聯合塑料排水板處理方案

該方法可以有效排出軟土層中的水，使軟土層含水量降低，快速固結從而減少工后沉降并形成一定強度，適用于大范圍的空曠場地施工。針對本工程屬于條形場地、道路兩旁眾多鄉鎮居民房近期無法拆遷的現狀，該方案不具有實用性。

（2）復合樁基方案

本工程的軟土層——淤泥質粉質粘土層均厚5.4 m，看似非常適合于采用復合樁基法，該方法最常用的為水泥攪拌樁+褥墊層的處理方式，但在本工程中卻并非最佳方案，原因如下：

a.不必要

復合樁基方案一大優勢在于滿足地基承載力之外，還可以通過樁體之間的骨架連鎖作用，降低軟土層的工后沉降，這在本工程中不是很必要，因為本工程屬低填淺挖路段，天然地基在路面結構及車輛荷載作用下，最不利情況下，工后沉降亦能滿足規范要求。

b.不經濟

根據該地區的市政定額，折合成樁徑0.5 m的復合樁基單價約75元/m，按樁長7m、樁間距1.5m、正三角形布置方式，10 000 m2的造價約270萬元，遠大于商品土換填3 m的造價（約170萬元）。

c.不環保

該區域屬于鄉鎮聚居地，雖然根據規劃為開發區，但考慮到本工程實施期間尚難以全部搬遷，則樁基實施時的噪音會對居民生活造成影響。

（3）換填法結合塊石墊層方案

a.初擬換填厚度

根據沿線軟土層上方土層厚度的不同，結合路基的填方或挖方高度，分段采用清除路床底下1.5～2.2 m的①-1層素填土、①-2層粉質粘土夾粉土和部分③層淤泥質粉質粘土，先拋填0.4～0.5 m的塊石墊層，以級配碎石或山渣土填縫密實并碾壓平整，后分層回填達標土并按路基壓實度要求碾壓。

考慮到平原地區缺少取土場，回填土方利用挖方中的粘土及粉質粘土，鑒于其含水量較大的特性，由于工期緊張等不及晾曬，本工程考慮摻入5%的生石灰進行改良。

b.換填沉降計算

換填土的壓縮模量一般為7.0 MPa，其壓縮沉降為：S2=60/2/7.0×3.0=12.86 mm。

加鋪層為厚0.64 m的水泥混凝土及水泥穩定碎石路面結構，變形不計S3=0。

則換填土后總沉降為S=S1+S2+S3=270.72+12.86+0=283.58mm，約284mm。

因拋填塊石形成了硬殼層，對于道路沉降起到了有利作用，同時考慮到本地基土層為中壓縮性土層，施工期間沉降可完成約30%，則施工完成后永久工后沉降約為：

S工后=284×0.7=199 mm＜300 mm，滿足城市次干路的沉降要求。

說明上述換填方案及換填厚度是可行的。

c.結論分析

以上開挖換填土及塊石墊層，加上石灰改良，平均10 000 m2的造價為165萬元。

綜上所述，采用換填法結合塊石墊層來進行本工程的軟土路基處理，技術上可行，經濟上節約，施工工藝簡便，是適合本工程特點的良好選擇。

1.5 換填斷面及沉降觀測

換填法路基處理標準橫斷面見圖2。

為確保安全，需對施工過程進行沉降觀測，開挖臨時排水溝，并設置沉降板和測斜管，見圖3。

圖2 路基處理標準橫斷面圖（單位：mm）

圖3 沉降觀測設計圖（單位：mm）

目前該工程機動車道已竣工通車兩年，通過觀測，第一年路面沉降在45～67 mm之間，第二年路面沉降明顯減少，在23～34 mm之間，可以合理推斷，永久工后沉降可以達到設計要求。

2 結語

根據以上實例，可總結出平原地區城市道路路基處理的一些特點：

（1）用于加筋作用的土工格柵需慎用，因為城市道路地下管線眾多，特別是雨水、污水管道，管徑較大，埋深較深，溝槽一般采取路基形成后再反開挖施工，路基中鋪設的土工格柵，會因溝槽開挖遭到破壞，甚至由于格柵的牽拉，造成原路基的分層，從而導致薄弱面的出現。這是上述工程設計時未采用土工格柵的原因。

（2）城市道路一般處于人類活動區，建筑物多、居民多，部分排水措施、樁基加固措施需慎用，因其可能產生的不均勻沉降導致建筑物拉裂、產生的噪音造成擾民事件，從而影響到居民生活。如必須采用此類方案，需做好預防措施，盡量照顧好周邊居民的關切和權益。

（3）對特殊路基處理應切實做好調查，掌握詳盡資料，并進行科學的計算和驗證，盡可能采用工藝成熟、經濟合理的技術方案，換填法仍應是優先考慮的方案。同時應根據平原地區缺少土源、原狀開挖土含水量大的特點，考慮對開挖土方進行摻灰改良后再次利用。

（4）施工過程中應做好監測，掌握路基沉降和穩定的實時動態，根據監控結果調整填土速度，及時做好記錄，為路面施工和推算工后沉降提供依據。