中原地區城鎮道路特殊路基設計方法

王坤

（鄭州市市政工程勘測設計研究院，鄭州450046）

1 引言

在城鎮道路建設中，特殊路基處理工程費用和人、材、機消耗在整個工程建設中占據重要比重。在路基設計中，注重資源節約和環境友好，加強理論與實踐相結合，總結運用近年來工程建設試驗數據與運營評價數據，因地制宜地比選確定特殊路基設計方法尤為重要。

2 中原地區地質特點和常見特殊路基形式

中原地區位于山前沖洪積傾斜平原區與黃河沖積平原區，土體巖性一般為黏性土、粉土、砂性土以及脹縮土、濕陷性黃土、淤泥質軟土、液化砂土等特殊類土。其中，鄭州以東、開封、商丘等沿黃河一帶，受歷史黃河泛濫沖積影響，地下水豐富且埋藏淺，淤泥質軟土、液化砂土分布廣泛，工程地質條件差，地基穩定性差；鄭州以西、洛陽等地區因有邙山天然屏障免受黃河泛濫影響，地質條件相對較好，局部分布有濕陷性黃土；焦作、永城等礦業城市隨著城鎮化發展，部分煤礦采空區也已納入城市規劃范圍。

基于上述分析，本文重點闡述中原地區城鎮道路軟土路基、粉砂路基、濕陷性黃土路基、飽和土路基、采空區路基等特殊路基設計與控制。

3 特殊路基設計控制標準

城鎮道路路基應具有足夠的強度、穩定性、抗變形能力和耐久性。設計標準主要以重型擊實試驗所得的壓實度、以承載板法或強度儀法測定的路基回彈模量及彎沉值等技術指標進行控制。

4 中原地區典型特殊路基設計

4.1 軟土路基設計

當城鎮道路路基土符合表1 中的技術指標時，可按照軟土路基進行設計。

表1 軟土路基鑒別指標

1）當軟土層厚度較小、埋深較淺時，宜采用摻灰拌和、換填建筑垃圾再生材料或碎（礫）石等進行淺層地基處理；如地下水位較高，應采用片石、碎石或中粗砂換填，換填料應高出地下水位≥0.5m。

2）當軟土層較厚，路基填土高度超過軟土地基天然承載力時，應采用水泥土攪拌樁、水泥粉煤灰碎石樁（CFG）等復合地基處理措施；對于飽和粉土、夾有粉砂的飽和軟黏土等軟土地基，也可采用強夯法處理。

采用水泥土攪拌樁、CFG 樁復合地基時，樁的直徑、樁長及間距應經穩定驗算和沉降驗算確定，相鄰凈間距應不大于4倍樁徑。一般加固時，樁徑可取0.5～0.6m，樁間距可取1.8～2.0m，強度按照C20 混凝土指標控制，碎石褥墊層按照0.5m控制【1】。

4.2 含有低液限粉質黏土夾層濕軟路基設計

對于受歷史黃河泛濫沖積影響嚴重，在粉土或粉沙土層中存在含水率較大粉質黏土夾層的工程場地，路基設計需結合路基填挖高度以及該夾層土厚度、埋深等因素，采用適宜的處理方式。

4.2.1 零填方及挖方路段

如粉質黏土夾層埋深在路床下2m 深度范圍內，宜全部挖除清運，然后回填一定厚度的粒料進行換填，粒料應優先消納建筑垃圾或采用建筑垃圾再生集料；如2m 深度范圍內粉質黏土夾層挖除后，其下仍分布有多層粉質黏土夾層時，經技術經濟比選后，可不再繼續挖除，通過調整粒料的換填厚度進行優化【2】。

如粉質黏土夾層埋深在路床下2m 深度范圍以下且夾層土厚度不大時，宜直接在路床頂換填＞20cm 厚的粒料或灰土進行加強，不再進行挖除。

對于地下水位較高的區域，如換填深度進入地下水位，粒料的換填高度應高出地下水位≥50cm。

4.2.2 填方路基段

若現狀地基在清表后，其高程低于路床頂面高程時，屬于低填路基，原則上不再對粉質黏土夾層進行挖除，直接修筑路基；對于路基填土高度超過原狀土地基承載能力的高填路基，應采用水泥土攪拌樁、CFG 樁等復合地基處理措施。

4.3 廢棄溝渠、水塘路基設計

當擬建工程路基途徑含有淤泥質土的廢棄溝渠、水塘、河道時，應設置施工圍堰將水抽排干凈并清除淤泥后，采用片石分層填筑硬化基底，然后，采用粒徑＜10cm 的碎石等粒料填隙并預留＞20cm 的敷設厚度，同時，保證填筑面高出地下水位≥50cm，然后，再回填素土至路槽底，并按路基壓實度要求分層壓實【3】，同時，在底基層以下15cm 處鋪筑玻璃纖維土工格柵。其中，片石填筑應分層壓實控制，當位于路床以下80cm 范圍時，每層填筑厚度≤40cm，距路床頂80cm 以下時，每層填筑厚度≤60cm，片石最大粒徑≤填筑厚度的2/3，填筑后孔隙率≤23%。

對于極重、特重交通道路，應采取粒料樁、加固樁等措施形成復合地基，提高地基承載力和控制工后沉降。

4.4 高飽和度粉質土、黏質土路基設計

對于高飽和度粉質土、黏質土，應結合土的平均稠度，按表2 判定路基的干濕狀態，確保路基處于干燥或中濕狀態。如路基土處于潮濕或過濕狀態時，應采用晾曬、粒料換填或摻灰處理等措施，提高路基強度。

表2 路基干濕狀態的分界稠度參考表

4.5 粉（細）砂路基設計

如道路路床頂面層為粉（細）砂時，該類路基土顆粒松散，壓實后表層土失水較快，易造成表層顆粒松散，應摻加一定劑量的水泥進行拌和壓實處理20～40cm 厚，水泥摻加劑量一般為3%～4%，具體應通過試驗確定。

4.6 濕陷性黃土路基設計

1）對于非自重Ⅰ級（輕微）濕陷性黃土，宜采用翻挖分層回填處理措施。

2）對于飽和度Sr≤60%的Ⅱ級非自重、I 級自重濕陷性黃土，可采用沖擊碾壓和表面重夯的處治方式；如受周邊構筑物等制約不易采用該處治方式時，或飽和度Sr＞60%時，可采用50～100cm 灰土換填或采用建筑垃圾再生集料、碎石等粒料類材料換填處理。

3）場地土自重濕陷等級為Ⅱ（中等濕陷）及以上時，應按照JTG D30—2015《公路路基設計規范》的要求進行專項處治。

4.7 采空區路基設計

當道路場地為采空區時，根據《地質災害防治條例》（國務院令第394 號），需在可行性研究報告及初步設計階段進行地質災害危險性評估和穩定性評價。根據評估、評價結論，對可能引發地質災害的采空區段進行專項處治后，再結合采空區剩余沉降量等技術指標進行采空區特殊路基設計，并同步做好采空區路基運營監測專項設計，建立動態應急預案，以保證道路運營安全【4】。

5 結語

隨著我國城鎮化進程和鄉村振興戰略的實施，城鎮道路的建設范疇已突破傳統城區向全域化拓展，不良地質場地的分布和類別將更加復雜，在具體特殊路基設計時，應根據城鎮道路所處的場地特點、道路等級、交通等級、車輛構成、原材料供應、經濟與環境效益、建筑材料再生利用等因素，因地制宜，科學比選，既要達到路基設計控制標準，又要避免對材料資源的過度消耗和對環境產生的不良影響。