公路路基路面設(shè)計(jì)中的軟基處理分析

范旻

摘要 研究軟基處理方法，旨在提高公路路基路面的施工質(zhì)量。文章論述了軟基的定義與特點(diǎn)，闡述了常見的軟基處理方法，并以某一公路工程為例，探討了水泥攪拌樁法。研究結(jié)果表明，采用水泥攪拌樁等軟基處理方法，可提高公路路基路面的承載能力與結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。

關(guān)鍵詞 公路工程；路基路面設(shè)計(jì)；軟基處理；水泥攪拌樁法

中圖分類號(hào) U416.1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A文章編號(hào) 2096-8949（2023）11-0128-03

0 引言

在我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中，公路工程的建設(shè)發(fā)揮著重要的推動(dòng)作用，而在公路工程中，路基路面設(shè)計(jì)工作十分關(guān)鍵。大部分公路工程施工環(huán)境較惡劣，地質(zhì)條件差，經(jīng)常會(huì)遇到淤泥、淤泥質(zhì)土等軟弱土層，因軟弱土層的強(qiáng)度低、透水性差、壓縮性大，為提高公路軟基的承載能力與結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，需結(jié)合工程實(shí)際情況，選用合理的軟基處理方法[1]。

1 軟基的定義與特點(diǎn)

1.1 軟基的定義

軟基為強(qiáng)度小、壓縮量高的軟弱土層，在該土層中常含有一些有機(jī)物質(zhì)，路基路面的抗變形能力差[2]。與正常條件下的土壤相比，軟基的抗壓能力與承載能力差，易出現(xiàn)碎裂、沉降等問題，影響公路路基路面的施工質(zhì)量，為車輛通行埋下安全隱患。

1.2 軟基的特點(diǎn)

軟基的強(qiáng)度小、透水性差、壓縮性高，加大了公路工程的施工難度[3]。在公路工程項(xiàng)目建設(shè)前，設(shè)計(jì)工作人員應(yīng)熟悉軟基特點(diǎn)、施工場地的地形與地質(zhì)條件，制定技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)成本低的軟基處理方案。

2 常見的軟基處理方法

2.1 換填處理法

公路工程施工路段存在軟弱土層，如淤泥質(zhì)地基、濕陷性黃土地基、素填土地基、雜填土地基等，承載能力差，若軟弱土層較淺，土層厚度不超過3 m，宜采用換填處理法[4]。暗塘暗溝、濕陷性黃土、淤泥等地段使用換填法[5]；垃圾填埋地段，需深度清理垃圾，換填中粗砂材料或碾壓中粗砂材料，避免路基不均勻沉降，提高路基的密實(shí)度；稻田地填筑地段，挖除淤泥與腐殖土，換填1～2 m山皮石材料，若淤泥厚度大，宜選用拋石擠淤方法；部分路基位于河塘區(qū)域，設(shè)堰清淤，回填中粗砂，回填高度需超出地下水位線0.5 m或達(dá)到設(shè)計(jì)水位線，路堤邊坡采用漿砌片石護(hù)砌方案。其中，換填法加固地基示意圖如圖1所示。

2.2 樁基法

2.2.1 水泥粉煤灰碎石樁

水泥粉煤灰碎石樁是指根據(jù)預(yù)定的配合比，均勻攪拌水、水泥、粉煤灰、石屑、碎石等原材料后所形成的一種樁體結(jié)構(gòu)[6]。粉土、黏性土等軟基宜選用該樁進(jìn)行加固。水泥粉煤灰碎石樁的力學(xué)性質(zhì)介于柔性樁與剛性樁之間，該樁可處理軟基深度20 m，樁體呈等邊三角形布設(shè)，樁頂上鋪設(shè)50 cm中粗砂或碎石[7]。該樁技術(shù)現(xiàn)已成熟，但也存在一些缺陷，易出現(xiàn)較大的工后沉降，經(jīng)過一段時(shí)間后，路基方可趨于穩(wěn)定。其中，水泥粉煤灰碎石樁成樁示意圖如圖2所示。

2.2.2 水泥攪拌樁法

水泥攪拌樁具有環(huán)境效益好、施工成本低、成樁效率高等優(yōu)勢特點(diǎn)，但該法也存在輸漿量、水灰比控制難度大等多種缺陷[8]。黏性土地基的承載力標(biāo)準(zhǔn)值＜120 kPa時(shí)，宜選用水泥攪拌樁法；樁間距為1～1.4 m，樁徑為50 cm，以加固土體的質(zhì)量為基準(zhǔn)，單位復(fù)合地基承載力至少達(dá)到150 kPa。

2.3 排水固結(jié)法

排水固結(jié)法是由降水預(yù)壓法、堆載預(yù)壓法、塑料排水板預(yù)壓法、砂井預(yù)壓法等多種方法構(gòu)成的一種軟基處理方法。排水固結(jié)法的基本原理是排出軟基土壤中的孔隙水，加固土壤，提高路基的承載能力與強(qiáng)度。該方法的施工成本低，但其施工效率低，固結(jié)效果差。當(dāng)遇到飽和軟黏土?xí)r，宜選用排水固結(jié)法。

3 工程案例

3.1 工程背景

某一公路工程，道路路線總長度為15 km，路基寬度為24 m，雙向4車道，設(shè)計(jì)速度為50 km/h，斷面形式以高填方路堤為主，路基填筑高度約為3.5 m。

3.2 施工路段地質(zhì)土層情況

3.2.1 場地巖土工程評(píng)價(jià)

（1）地基土評(píng)價(jià)。根據(jù)巖土性質(zhì)和工程的特點(diǎn)與要求，場地巖土層的工程特性評(píng)價(jià)情況如表1所示。

（2）特殊性巖土及不良地質(zhì)作用。①1層雜填土：雜色，松散，以建筑垃圾為主，含大量碎石、碎磚，非均質(zhì)。填齡小于5年；①2層素填土：以粉性土為主，黃灰～灰黃色，呈松散狀，局部夾少量黏性土，含少量填齡＜6年的碎磚屑；①a層淤泥：呈流塑狀，灰黑色，為河底、塘底淤積物，具臭味，含大量腐殖質(zhì)（有機(jī)質(zhì)），見碎磚屑、碎石子等雜物，主要分布于現(xiàn)有河塘底面。①層總體不均勻，結(jié)構(gòu)松散，密實(shí)度差，長期荷載作用下易產(chǎn)生過大沉降或不均勻沉降，建議進(jìn)行夯實(shí)壓密或換填處理。此外，填土中局部夾碎石、碎磚及混凝土塊等硬質(zhì)物，對(duì)路基施工質(zhì)量有不利影響。

軟土：沿線局部分布②2層粉質(zhì)黏土，試驗(yàn)測得靈敏度St=3.08～3.95，為中等靈敏；有機(jī)質(zhì)含量0.87%～1.34%，為無機(jī)土。②2層強(qiáng)度低，不均勻，工程地質(zhì)差；具高壓縮性、低強(qiáng)度，為場地內(nèi)不良工程地質(zhì)層。

膨脹土：場地③1層粉質(zhì)黏土自由膨脹率δef=37.0%

～50.7%，平均值42.1%，為弱膨脹土；③3層黏土自由膨脹率δef=32.7%～60.8%，平均值46.8%，為弱～中等膨脹土，施工時(shí)應(yīng)注意防水，必要時(shí)換填、采用非膨脹土做封層及摻灰等。

3.2.2 路基土承載力、路基持力層分析與評(píng)價(jià)

（1）路基土承載力。根據(jù)《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG 3363—2019），同時(shí)結(jié)合地區(qū)勘察經(jīng)驗(yàn)，該工程建議的各巖土層地基承載力參數(shù)取值如表2所示。

4-1 強(qiáng)風(fēng)化安山巖 密實(shí) 300 0.40 —

（2）路基持力層分析與評(píng)價(jià)。在該工程中，淺部填土成分復(fù)雜、結(jié)構(gòu)松散、不均勻、低強(qiáng)度、欠固結(jié)，工程地質(zhì)性質(zhì)差，未經(jīng)處理不可直接利用。③-1層、③-3層的工程地質(zhì)性質(zhì)較好；③-2層工程地質(zhì)性質(zhì)一般；②1層與②2層的工程地質(zhì)性質(zhì)差。

3.3 軟基處理方案設(shè)計(jì)

從前面論述可知，該公路部分地基土地質(zhì)條件較差，例如②2層軟塑質(zhì)粉質(zhì)黏土：土層厚度約為3.8～10.4 m，灰色，軟塑，切面稍有光澤，干強(qiáng)度中等，韌性中等，局部含粉土薄層可見少量腐殖質(zhì)及貝類殘骸，稍有異味，不均質(zhì)。

3.3.1 軟基設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

（1）工后沉降控制標(biāo)準(zhǔn)。該公路路基工后沉降控制標(biāo)準(zhǔn)如表3所示。

（2）穩(wěn)定安全系數(shù)。穩(wěn)定驗(yàn)算按施工期和營運(yùn)期的荷載，采用固結(jié)有效應(yīng)力法分別計(jì)算穩(wěn)定安全系數(shù)，滿足施工期按不小于1.1、運(yùn)營期不小于1.2的要求。

3.3.2 軟土路基設(shè)計(jì)

該設(shè)計(jì)采用水泥攪拌樁法來處理公路軟基。水泥攪拌樁設(shè)計(jì)方案如下：

（1）水泥攪拌樁采用梅花形布置，間距1.2 m，過渡段間距采用1.5 m。其中，水泥攪拌樁處理平面大樣圖如圖3所示；水泥攪拌樁處理橫斷面圖如圖4所示。

（2）水泥攪拌樁徑50 cm，各樁進(jìn)入持力層不得小于50 cm。

（3）攪拌樁的施工定位偏差小于5 cm，樁身垂直誤差不超過1%，噴漿攪拌速度不大于0.5 m/min。

（4）水泥攪拌樁樁體強(qiáng)度≥800 kPa，單樁極限承載力≥180 kN，復(fù)合地基承載力≥120 kPa。

4 結(jié)語

綜上所述，在公路路基路面設(shè)計(jì)中，軟基處理是重點(diǎn)，軟基處理技術(shù)設(shè)計(jì)水平的高低直接影響公路工程的整體施工質(zhì)量，這就需根據(jù)公路工程的實(shí)際情況，選擇合理、可行的軟基處理方法，制定詳細(xì)的施工圖設(shè)計(jì)，提高軟基處理設(shè)計(jì)方案的合理性與科學(xué)性，為后續(xù)公路工程的軟基施工提供可靠的依據(jù)，保證公路工程的施工質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

[1]張立群. 公路路基路面設(shè)計(jì)中軟基的處理技術(shù)研究[J]. 運(yùn)輸經(jīng)理世界， 2022（18）： 25-27.

[2]趙順. 公路路基路面設(shè)計(jì)中的軟基處理分析[J]. 中華建設(shè)， 2022（6）： 76-78.

[3]方春. 公路路基路面設(shè)計(jì)中軟基的處理技術(shù)[J]. 四川水泥， 2022（1）： 253-254.

[4]李文輝. 公路路基路面設(shè)計(jì)中軟基的處理策略[J]. 科技與創(chuàng)新， 2021（13）： 63-64.

[5]趙子鑒. 公路路基路面設(shè)計(jì)中軟基處理技術(shù)分析[J]. 科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新， 2021（14）： 100-101.

[6]洪超. 公路路基路面設(shè)計(jì)中軟基的處理對(duì)策分析[J]. 工程與建設(shè)， 2021（2）： 318-319.

[7]李佳. 公路路基路面設(shè)計(jì)中的軟基處理問題與優(yōu)化對(duì)策[J]. 工程建設(shè)與設(shè)計(jì)， 2021（3）： 34-36.

[8]尤慧敏. 關(guān)于公路路基路面設(shè)計(jì)中軟基的處理技術(shù)分析[J]. 四川水泥， 2020（4）： 79.