公路軟土路基設計相關問題探究

任涵

（中交第一公路勘察設計研究院有限公司，西安 710075

1 引言

從現如今國內外的研究狀況來看，軟土路基處理工藝存在著多種形式，如加入土工織物、強夯、豎向排水法、砂墊層法以及粉噴樁等。本文所研究的主要內容為柔性樁與剛性樁這兩種公路軟土復合地基的相關內容，相較于其他類型的公路軟土路基施工方式，這兩種施工技術不僅可以取得良好的施工效果，并且使用到的施工形式也更加先進。

2 公路軟土路基結構特性

在我國現行的JTG D30—2015《公路路基設計規范》中，對鑒別軟土路基這項內容提出了相應的要求，具體的參數鑒定標準如表1所示。

表1 公路軟土路基鑒定標準

將表1中的指標和數據，與我國公路路基勘察設計實踐進行有機結合，可以得出以下結論：基于我國公路建設的實際情況，全國范圍內的軟土路基相關指標和參數呈現出內在一致性的特征。軟土屬于一種天然含水率較高的土壤，通常含水率大于40%，且軟土中存在的淤泥及淤泥質土體本身的天然含水率還會達到更高水平，更有甚者可以超出80%，表現出流動狀態。這一類土體自身綜合承載能力不強，在施工中借助專業設備進行碾壓成型的難度也較大。如果軟土本身的天然孔隙率超過限定數值，此時遭受不良環境和荷載的雙重影響，出現土體大變形的可能性將會上升，而對于公路自身結構而言，這種情況是絕對禁止出現的。此外，軟土路基還具備著比較明顯的蠕變特征，這也是值得被關注的重點內容[1]。

3 公路軟土路基設計

在具體開展公路軟土路基設計的過程中，若想確保設計工作可以達到較高水準，就需要確保軟土路基抗變形和綜合承載能力均可以實現有效提升。在設計期間，需要嚴格遵守既定的設計準則，從而使得在外荷載作用下，軟土路基的沉降值和綜合承載能力均可以保持在可控范圍內。

公路軟土路基設計一般需要注重多方面的要點，從而確保其能夠滿足后續的實際使用需求。具體而言：首先，貫徹落實高質量的勘察工作，以標段公路路面和行駛車輛相關參數作為標準，明確軟土路基綜合承載能力要求，判斷天然路基承載力能否與設計要求相符合；其次，倘若承載力能夠與設計要求相符合，施工團隊就可以平整并夯實天然路基，并將公路直接投入使用；再次，倘若承載力無法與相應的要求相符合，就需要采用相應的施工方法優化軟土路基的抗變形能力與綜合承載能力。表2為公路施工現場差異化層面位置軟土路基處理模式相關內容的對比。基于軟土路基勘察結果，對路基處理模式的可行性進行分析，在此基礎上選取最恰當的技術方式，這能夠為接下來的軟土路基施工提供指導力量。

表2 差異化層面位置軟土路基處理模式對比

4 公路軟土路基設計期間相關參數的選取與確定

軟土路基設計質量的高低一方面來源于處理方式的選用是否足夠科學，另一方面，軟土路基參數的選用是否合理同樣會帶來比較直接的影響。在處理軟土路基的過程中，通常會涉及許多的取樣試驗，進而生成對軟土路基設計有價值的信息[2]。而在諸多參數中，軟土路基的設計參數基本涉及壓縮性質和力學性質這兩項內容。

首先，在確定軟土路基的壓縮性時，使用的方法基本是對原裝土壤樣品進行豎向壓縮和徑向壓縮。這種方法的主要目的是明確當軟土路基處于排水處理的狀態時，土體本身所具備相應的豎向排水能力和徑向排水能力。這項工作落實的精準化和高質化能夠為設計參數獲取的準確化奠定堅實基礎。為了確保工作的進行足夠可靠，軟土路基設計人員通常還要注意以下幾點問題：第一，在確定軟土路基的物理參數時，需要應用試驗結果，如軟土路基土體的密度、含水量以及孔隙比等；第二，在對軟土路基的沉降特征開展分析時，設計人員可以采取使用e-p曲線；第三，在分析公路軟土路基穩定性的過程中，應當將原位測試與室內試驗這兩項內容進行融合，原因在于：現場測試時所獲取到的土體內黏聚力通常要超出在室內試驗中獲取到的數值，正因如此，為了確保設計的高質量和精準化，就需要將二者進行結合，綜合選取。

其次，力學性質。確定軟土路基力學性質時，用到的方法為室內試驗與原位測試相結合的形式。一般，十字板剪切以及靜力觸探是原位測試的必要前提，能夠對軟土路基的抗剪能力和綜合承載能力加以明確，所以在進行原位測試時需要使用這兩種方式。在明確這兩項內容之后，工作人員即可以將獲取到的結果與室內試驗生成的抗剪指標進行深度融合再分析，這可以實現對所在區域軟土的抗剪程度有效掌握的目標。

5 公路軟土路基設計期間樁體復合地基的設計

20世紀60年代，復合地基就已經被應用到了地基處理當中，并且在多年的實踐和理論研究中形成了扎實的基礎。不同的復合地基在實際應用期間所使用的設計方法存在著一定的差異，具體如下。

式（1）為復合地基的相對剛度計算公式。

式中，K為復合地基的相對剛度；λp為樁的柔性指數；λl為樁的長徑比。

λp的計算公式如式（2）：

式中，E為樁體本身的彈性模量；Gs為樁與樁之間土體的剪切模量。

λl的計算公式如式（3）：

式中，L為樁體長度單位為，m；r為樁直徑，m。

在分辨復合地基具體屬于柔性樁或剛性樁的過程中，通常根據K（相對剛度）的具體數值是否超過1。具體而言，當K≥1時，所選用的樁體應當為剛性樁；當K＜1時，所選用的樁體應當為柔性樁。

5.1 柔性樁復合地基

相較于相鄰兩個樁體之間的剛度而言，樁本身的剛度相對較小，這一特征即為柔性樁復合地基的顯著特點。在計算柔性樁復合地基加固區主固結沉降時，能夠應用的計算方法通常有樁身壓模縮量法、應力修正法以及復合模量法。在計算壓縮量時，使用應力修正法能夠以相鄰兩個樁體之間土體承受的荷載作為依據，同時根據土體的壓縮模量，依托于分層綜合法對軟土路基加固區域土層的壓縮量進行計算，在計算和分析的過程中，應當將樁體忽略不計[3]。

在這種情況下，相鄰兩個樁體之間土體分擔的荷載Ps的計算如式（4）：

式中，μs為應力降低系數；p為復合地基上平均荷載密度。

相較于應力修正法，樁身壓縮模量法在應用期間還需要對樁體插入下臥層土體中的深度進行確定，因此，在應用柔性樁復合地基時，應當盡量使用應力修正法。

5.2 剛性樁復合地基

水泥碎石樁、CFG樁是剛性樁復合地基中較為常用的兩種樁體類型。CFG樁的應用示意圖如圖2所示。

圖2 GFG樁軟土路基應用示意圖

在對剛性樁復合地基進行計算時，由于其置換率較低且復合地基的剛度處于一個較高的層面，因此，剛性樁的綜合承載能力可以得到最大程度的發揮，因此，更適宜使用樁身壓縮模量法。

6 結語

綜上所述，公路軟土路基設計本身是一項復雜程度較高的工作，在實際選用設計參數時通常需要使用e-p曲線。值得一提的是，在與施工現場測試數據相比時，室內試驗所獲取到的土體黏聚力通常較小，在實際設計時應當注重這項內容，按照土體性質和工程特性選取最適宜的參數。在對柔性樁、剛性樁復合路基進行計算時，應當確保計算方式的合理性，避免計算結果與實際不相符。總體來看，由于各個地區的公路工程軟土路基的實際情況存在著較大的差異，在具體進行軟土路基設計時應當做到因地制宜。