淺談兩種不同路基處理方法的合理性

鄭航

（上海浦東工程建設管理有限公司，上海市 201210）

淺談兩種不同路基處理方法的合理性

鄭航

（上海浦東工程建設管理有限公司，上海市 201210）

近年來，由于超載現象嚴重，路基早期病害出現較多。全國多地城市道路設計及施工中對于路基處理多采用高壓實度標準、深層換填等措施，導致土方量大、工程投資高，在技術經濟上不具有優勢。分析長江中下游江北岸某市規一路結構設計及路基處理方案，并與浦東新區同等級道路做對比，對其路基土質、壓實度、換填方案等關鍵問題做了深入研究分析，得出了關于不良土質、壓實度標準以及路基換填方面的結論，為國內同等級道路路基設計與施工提供了有益參考。

路槽深度；路基處理；壓實度；換填

1　問題提出

道路結構需建造在穩定、具有一定承載力的路基之上。由于道路走向及規劃線位影響，天然地基不滿足承載力的情況時常發生，需要對路基進行相應處理，以達到滿足承載力的要求。目前路基處理方式較多，包括換填、強夯、堆載預壓、水泥攪拌樁、PHC管樁復合地基等多種方式。其中，路基換填在軟弱土層較為發達的長江中下游地區普遍使用，但各地對路基換填的方式、壓實度標準等問題均有不同意見。本文結合長江中下游北岸某工程以及上海浦東同等級道路工程的路基處理方案，對兩種軟土地基換填的處理方法展開討論。

2　案例分析

長江中下游北岸某市一條在建的城市道路（規一路）路槽開挖深度近一層樓深，開挖剖面自上而下土質情況分別為第一層：雜填土，含植物根莖，厚度30～50 cm。第二層：褐黃色粉質黏土，層厚150～250 cm；第三層到基底：灰色淤泥質粉質黏土，基底潮濕狀態未見積水。上海浦東新區常見溝槽開挖斷面的土質分層基本與江北市規一路路槽開挖斷面的土質分層類似。第一層：耕植土，施工時一般清表30 cm；第二層：褐黃色粉質黏土，平均厚度約150 cm，俗稱“硬殼層”；第三層：灰黃色淤泥質粉質黏土，土壤天然含水量較大（30%～40%），地基承載力特征值60～90 kPa。排水溝槽開挖時需及時做好支護和排水等措施。

江北市規一路與浦東新區同等級城市道路（緯二路）路面結構設計及路基處理方案如表1所示。對比規一路和浦東新區緯二路的路面結構和路基處理總厚度可知，在道路面層上，二者同為三層瀝青鋪裝共18 cm。在道路基層上，江北市規一路第一、二層為水泥含量4.5%、厚18 m的水泥穩定碎石，第三層為水泥含量2.5%，厚20 cm的水泥穩定碎石，厚度共計56 cm。浦東緯二路兩層均為水泥含量4.5%，厚20 cm的水泥穩定碎石，厚度共計40 cm，二者基層總厚度相差16 cm。在路基處理上兩者區別較大：江北市規一路路基處理方案是挖除原狀天然土基，采用80 cm級配碎石+150 cm塊石換填，共計換填深度230 cm；浦東新區緯二路路基處理方案是采用6%石灰土換填，換填深度30 cm，分兩層施工。總體而言二者路面結構相差不大，但路基處理厚度相差達到了200 cm。下文將對此問題進行分析討論。

表1　兩地道路結構及路基處理方案對比

3　方案探討

根據筆者了解，江北市礦產資源豐富，重載過境車輛較多，部分修建的城市道路通車半年不到即出現各種早期病害，以至于相關部門在重要路口設置崗亭專門查處超載重車并禁止其通行。為改變城市道路面貌，江北市有關管理部門非常重視道路建設質量，要求按高速公路的相關標準建設規一路。在該項目的勘察、設計以及施工中，勘查單位認為地基土土質不良，應該全部挖除；施工單位反映土基過軟，達不到相應的壓實度要求，設計方案上相應采取了大范圍的換填措施。下面就土質、壓實度、換填方案進行逐一分析。

（1）關于路基土土質

根據規一路巖土工程勘查報告所述，第一層為雜填土，要求清除；第二層為粉質黏土，灰色，軟塑，含少量腐殖質，夾簿層粉土，干強度中等，高壓縮性，低等韌性，搖振反應無，無光澤，推薦承載力特征值100 kPa，工程性質不良，要求全部清除；第三層為淤泥質粉質黏土，灰色，軟～流塑，飽和，含腐殖質，夾簿層粉砂，干強度中等，低韌性，搖振反應無，無光澤，推薦承載力特征值80 kPa，工程性質不良，要求清至設計路槽底標高。現行公路路基施工規范和城市道路路基設計規范中，除建議對厚度較小的泥沼及軟土層采用換填處治外，未出現工程性質不良土的定義及對其全部清除的要求。勘察報告中描述的第二層是工程實踐中常見的土質較好的硬殼層，具有應力擴散并保護軟弱下臥層的作用，不符合軟土的定義，全部挖除較為可惜，且在第二層挖除后，由于第三層土質更差，將更加不利于基底的壓實。筆者認為，從嚴格意義上來說，如現場具備條件，應綜合利用第一層的雜填土。由于換填方案在使用過程中的適用性以及局限性，即便是遇到軟土路基，也不能只考慮全部清除換填這一種方案，應與淺層無機結合料拌合等方案進行綜合經濟技術比選。

（2）關于路基土壓實度

規一路設計文件中要求路基壓實度參照高速公路路基壓實標準控制，路床頂面以下0～80 cm均按96%控制。施工單位采用21 t壓路機碾壓路槽后出現了彈簧現象，似乎印證了路基土質不良的情況。規一路路基土的天然含水量為27%，最佳含水量17%，最大干密度為1.82 g/cm3，擊實曲線如圖1所示。

由擊實曲線可知，規一路路基天然含水量比最佳含水量絕對值大10個百分點，相對值大58.8%。根據擊實曲線可以回歸得到干密度和含水量的函數：y=-0.008 5x2+0.292 9x-0.717 4（R2=0.9715）。在天然含水量為27%時，標準擊實下的干密度為0.994 g/cm3，故在單位體積土體擊實功相同的前提下，不可能達到規定的壓實度標準。凌旭初等在1995年就提出了“濕黏土重型壓實難以為繼，實行輕型壓實度檢驗才是合理的”［1］。筆者認為對于濕黏土壓實應采取兩方面措施：一方面要降低標準密實度的要求，另一方面要降低壓實機械的噸位。具體操作應根據平均稠度來確定是否是濕黏土，采用不同噸位壓路機進行試壓，試壓的標準是壓穩且不會造成土體剪切破壞。根據一些工程經驗，對于本文討論的路基可用12～14 t壓路機進行試壓，路槽底壓實度可按90%控制（重型）。新版《城市道路路基設計規范》（CJJ194-2013）提出了路床頂面設計回彈模量值，由于壓實度標準受土質、稠度、壓實功等因素影響，回歸到路面結構計算理論上應用路基頂面回彈模量來控制較為合理。

（3）關于路基土換填

規一路在低劑量水泥穩定碎石底面設計了80 cm的級配碎石換填。這個深度是“硬殼層”的一部分，厚度正好是上下路床厚度之和。江北市同期多條新建城市道路都有類似的設計，筆者推測可能是濕軟路基造成的結果。由于濕軟黏土路基含水量過大，碾壓不能達到要求的壓實度，甚至會出現彈簧現象；另一方面又因工期緊，故設計思路將路床部分或者全部采用級配碎石換填。在有路槽的城市道路設計中，用級配碎石換填的合理性值得商榷，且需要根據工程情況做具體分析。首先，本例中換填層破壞了天然的“硬殼層”，經濟上浪費，技術上也不盡合理；其次，級配碎石的滲透系數遠大于其他周圍的黏性土體的滲透系數，兩者大約相差6個數量級。城市道路的中央分隔帶、兩側綠化帶、地下過路管線接頭和道路結構的裂縫孔隙都是雨水進入路基的通道，如碎石的級配不良，細料含量過多，則碎石內的細集料在水流的作用下會重排列；若同時伴有下水道出現滲漏，必將使級配碎石層受到沖刷，導致細集料大量流失，造成路基早期損害，進而將對路面造成更為嚴重的損害。

圖1　路基土擊實曲線

4　結論

江北市規一路路基處理方案不是個案，過深的散粒料和塊石換填方案在技術上不盡合理，經濟上也造成大量的浪費。究其原因有技術標準的問題，也有設計思路方面的問題。本文根據以上分析得出的結論如下：

（1）建議取消上路床和下路床的概念，以免造成設計思路上的誤導；

（2）路基力學設計參數應以路床頂面回彈模量為準，力學概念清晰；

（3）壓實度標準可做施工期間質量控制參考，但是對濕軟路基的壓實度標準和壓實機械的選型應根據實際情況確定，以路基壓穩而不產生剪切破壞為準；

（4）在路塹式斷面或者向原地面以下開挖路槽的路基處理上應慎用散粒料換填，且應進行多種處理方案的技術經濟綜合比選；

（5）建議進一步研究濕軟路基處置方案，以達到相應的設計路床頂面回彈模量。

［1］凌旭初，張成龍，毛菊良.土質路基壓實度標準的實踐與強度評定［J］.華東公路，1995（4）:8.

U416.1

B

1009-7716（2016）06-0043-03

2016-01-13

鄭航（1971-），男，安徽安慶人，副總經理，高級工程師，從事工程項目管理工作。