道路軟土路段沉降影響因素及處理方式研究

張鐵軍

(江蘇龍騰工程設計股份有限公司 南京市 210000)

0 引言

我國江浙、廣東沿海地區地質條件較為復雜，道路設計和施工過程中存在較多不良地質條件，其中軟土地基就是最常見的一種不良地質。軟土的特性較差，承載力較低，沉降大，同時不同地區各種軟土差異性較大，總體而言，軟土地基往往具有排水差、含水量高、沉降變形大、強度低的特性，因此導致軟土地基不能作為有效的建筑地基，性質較差的軟土給道路工程建設帶來了較大的難度。對于道路工程而言，軟土地基沉降較大，而規范中對道路軟土地基的工后沉降有嚴格要求，道路沉降過大，往往會導致橋頭跳車、開裂等現象[1-2]，軟土地基處理的效果直接關系到道路工程質量，因此在設計和施工過程中需要對軟土地基進行深入研究，通過現場鉆探、室內試驗研究各種軟土的工程特性，研究影響沉降的相關因素和其變化規律，并根據相關規律針對性地采用相應的工程處理措施。就道路軟土地基沉降規律和影響因素進行研究和探討，為道路工程軟土地基處理、控制工后沉降，提供一定的參考價值[3]。

軟土地基沉降對道路建設有較大影響，影響沉降的因素較多，有軟土本身的特性，例如含水量、軟土厚度、軟土埋深等，也有外部因素，比如道路的填土高度H、外部加載等[4]。重點分析軟土厚度、軟土埋深和路基填土高度對道路工后沉降的影響，找出其中的一些規律，為道路軟土地基處理提供一定的參考。

1 工程案例

1.1 道路條件

以南京江北鳳滁路、康盛路為模型[5]，鳳滁路長為1.2km，康盛路長640m，道路紅線寬均為24m，道路填土高度0.5～4m不等，兩條路各有一座1-20m簡支梁橋，橋頭填土高度較高。

1.2 地基條件

道路全線分布有軟土地基，軟土埋深0～8m不等，軟土厚度2～16m，平均含水量38%，軟土地基承載力60kPa，流塑～軟塑狀態，初始孔隙比1.32，強度指標c=14kPa，強度指標較低。

兩條道路地質條件較差，需要進行軟土地基處理，減少道路的工后沉降，特別是降低橋頭段的工后沉降，消除橋頭段差異沉降而引起橋頭跳車現象，由于全線軟土厚度、埋深、道路填土高度均不同。文中借鑒該軟土指標，以該項目為模型，分析了影響道路工后沉降的相關因素，找出一些規律，為不同情況下的道路軟土地基處理提供一定的借鑒意義。

圖1 道路工后沉降模型

2 影響道路工后沉降相關因素及規律的探討

2.1 軟土厚度h對道路工后沉降的影響規律研究

路基填土高度H保持不變，不同的軟土厚度對于路基工后沉降有著較大影響，原則上道路軟土厚度越大，道路的工后沉降越大，具體影響規律如圖2所示。

圖2 軟土厚度h與道路工后沉降的關系

從圖2可以明顯看出，在路基填土高度一定的情況下，軟土厚度越厚，道路工后沉降越大，但從圖中也可以發現，當軟土超出一定厚度后，對道路的工后沉降影響逐漸減小，該臨界的軟土厚度約在15m左右，在15m以內，道路工后沉降隨著軟土厚度的增加會急速增大，超過15m以后，道路工后沉降隨著軟土厚度的增加逐漸變緩，因此在道路設計過程中，對軟土較厚的路段最好處理到15m以上，可以大大減少處理后道路的工后沉降。

2.2 軟土埋深對道路工后沉降的影響規律研究

道路工程設計過程中，遇到的軟土埋深也經常不一致，有的軟土埋深很淺，硬殼層很薄或者幾乎沒有硬殼層，也有的軟土埋深比較深，軟土頂面硬殼層較厚，不同的軟土埋深對道路的工后沉降也有較大影響。探討不同軟土埋深對道路工后沉降的影響，從中找出相關規律，對工程設計時和施工過程中處理不同深度軟土提供一定的借鑒價值。假定路基高度H保持不變，軟土厚度h一定，研究了不同軟土埋深對道路的沉降影響，不同的軟土埋深對道路工后沉降影響規律如圖3所示。

圖3 軟土埋深與道路工后沉降的關系

從圖3可以明顯看出，軟土埋深越淺對道路的工后沉降影響越大，軟土埋深越深，對于道路工后沉降影響減小，當軟土埋深超過一定深度時，深層軟土對道路的工后沉降影響相對較小，影響逐漸趨于穩定。

從圖3中可以看出，軟土埋深大約超過20m后，對道路的工后沉降影響相對較小，可見在設計過程中，淺層軟土需要重點關注和處理，深層軟土對道路影響沉降較小。

2.3 路基填土高度H對道路工后沉降的影響規律研究

在實際設計和運營過程中發現，軟土路段，道路填土高度對路基的工后沉降影響較大，假定軟土埋深、厚度一定的情況下，不同的路基填土高度對路基工后沉降影響如圖4所示。

圖4 路基高度H與道路工后沉降的關系

從圖4中可以明顯看出，軟土地基路段，不同的路基填土高度對道路的工后沉降影響較大，道路的工后沉降隨著路基填土高度的增加逐漸變大，因此在工程設計過程中，一定要控制好路基的填土高度。在滿足相關技術規范要求和規劃控制標高的前提下，盡量以低填為主，這樣路基在施工后，工后沉降相對較小，不容易產生變形、開裂、橋頭跳車等現象，而且填土高度低，軟土地基處理難度相對較小，軟基處理后容易達到規范要求，確保了工程質量和道路的使用壽命。

以上主要分析了三種常見因素對道路工后沉降的影響，也是道路工程設計和施工過程中經常遇到的幾種因素，主要包含軟土厚度、軟土埋深和路基填土高度，從以上情況來看，往往軟土厚度越厚、軟土埋深越淺，路基填土高度越高，地基處理難度越大，道路建成后的工后沉降越大，越容易產生變形，工程質量越差，從而直接影響道路的使用壽命，因此在道路工程設計和施工過程中，需要重點關注軟土埋深淺、厚度厚、路基填土高度高的路段，這些路段需要重點關注和設計，從而需要選擇合適的地基處理方案。

目前道路軟土路段地基處理方法較多，常見的有：換填處理、樁基礎復合地基處理，預壓排水固結處理等[4]，本文就目前城市道路和公路設計和施工過程中常用的兩種地基處理方案做一個簡單介紹，總結一些規律，為軟土路段道路工后沉降處理方法的合理選擇提供參考。

3 水泥土攪拌樁對軟土路段道路工后沉降影響規律研究

道路工程設計過程中經常遇到埋深較深，厚度較厚的軟土，為了控制道路的工后沉降，往往會采用樁基礎進行處理，這其中水泥土攪拌樁處理方案是經常被采用的，工程實踐證明，水泥土攪拌樁處理對橋頭段、橋頭過渡段、軟土較厚路段、填土較高路段處理效果良好，水泥土攪拌樁處理方案可以從很大程度上降低道路建成后的工后沉降，從而滿足規范的設計要求，因此探討水泥土攪拌樁處理軟土的影響規律對于道路工程設計具有較強的參考價值，找出其中相關規律，并進行分析總結，改善道路工程軟土地基處理的設計方案，節省工程投資具有良好的現實意義，主要研究了不同樁長對于軟土處理效果，參考南京鳳滁路道路工程等地勘報告，軟土埋深較淺，厚度約2～16m，軟土的初始孔隙比較大、強度較低，在該條件下，分析了不同水泥土攪拌樁樁長處理后，道路工后沉降的變化規律，具體如圖5所示。

圖5 樁長與道路工后沉降的關系

從圖5中可以明顯看出，水泥土攪拌樁的樁長對于道路軟土地基處理后的工后沉降影響較大，處理后的道路工后沉降隨著水泥土攪拌樁樁長的增加而迅速降低，但是從圖中也可以看出，當水泥土攪拌樁樁長超過軟土層厚度時，樁長的增加對工后沉降處理效果顯著降低，因此在道路設計過程中，當采用水泥土攪拌樁處理軟土時，水泥土樁長盡量穿透軟土層，少采用懸浮樁，一般以穿透軟土層0.5m即可，這樣處理效果良好，還能節省工程投資。

4 結論

(1)道路設計過程中，軟土厚度、軟土埋深和道路填土高度這三個因素對道路工后沉降影響較大，其中軟土厚度大、埋深淺、道路填土高度高，道路工后沉降較大，地基處理難度越大，因此設計過程中需要結合地勘報告，對軟土厚度較厚、埋深淺、道路填土高的路段進行重點處理，例如道路的橋頭段、橋頭過渡段。

(2)軟土埋深較淺的路段對工后沉降影響大，當軟土埋深超過20m以上時，對道路的工后沉降影響減小，因此設計時需要重點處理淺層軟土，對于埋深過深的軟土只要工后沉降滿足規范要求可不處理。

(3)采用水泥土攪拌樁處理軟土地基時，需要根據軟土厚度合理選擇水泥土攪拌樁的樁長，一般以穿過軟土層0.5m為宜，盡量減小采用懸浮樁。

(4)道路設計過程中應控制好道路的填土高度，軟土路段盡量以低填為主，減少工后沉降的處理難度。