道路软基处理设计构思综述

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相较于普通的城市道路来说，城市居住区之间的道路与其是大不同的。未施工前的居住区之间的城市道路，基本上都是使用路两侧的废土来堆积的，由于厚度均较大，在施工时就形成了道路基础的软基。尽管在处理普通城市道路软基的问题上有很多种解决方法，但是因为道路处于居住区之间这一地理位置的特殊性，使得我们不得不考虑方案是否会对两侧小区建筑的安全产生不良影响，且不能对居民的生活产生影响。这就加大了处理适合居住区之间的城市道路的问题的难度。所以，确立居住区之间城市道路的软基处理方案，一直是道路设计的重心。

1.工程概况

此次实施工程的对象区域内土地规划均为居住、商业、办公用地，区域内的规划为：规划居住区建于玉兰路两侧，截至目前为止，区域内已建成林业新村东西两个小区，并且预计将儿童公园建立在道路终点南侧。道路全长1011.316m，从南北向，将道路等级规划为城市次干路I级，道路红线宽度为24m，横断面设置为单幅路形式，双向四车道：2×7.5m（机动车道）+2×4.5m（非机动车及人行道）＝24m，工程采用沥青砼路面。经过仔细的勘察，我们发现线路分布的主要地层有素填土、耕土、淤泥质土，第四系（Q）洪冲积粉质黏土、圆砾以及第三系（E）湖相沉积的强风化泥岩、粉砂岩互层，地层自上而下描述为：

1.1素填土①：灰色、灰黄色、灰褐色、褐色、黄褐色，稍湿～湿，土质较为松散，局部属于稍密、一直到中密状，主要组成物质为：泥岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩、粉砂岩、黏性土、圆砾等。局部地段含有约15%的砾石，部分地段还夹杂了很少的断砖头、瓦砾碎片等建筑垃圾，局部地段夹0.10m～0.50m厚的铁锰质或钙质胶结层。

1.2耕土①：褐黄色，微湿，稍密状，主要由粉性土及砾石组成，含有少量植物根系和有机质，该层场地内主要分布于原山坡地、果园等现状地形未遭受破坏的地段，厚度徘徊于0.20m～0.80m之间不等，平均厚度达到0.38m，具有高压缩性。

1.3淤泥质土②：深灰色、灰色，很湿～饱和，主要为软塑状，局部呈现流塑状，组成物质为黏性土、粉土等，含腐殖质、炭化物和有机质，强度较低。

1.4粉质黏土③：黄、红黄色，主要为硬塑状，局部呈现可塑状，黏性和韧性都属于中等水平，干强度较高，湿水后稍具砂感。

1.5圆砾④：灰黄色，主要为中密状，局部地段为稍密状，微湿～饱和，泥质胶结。

1.6泥岩、粉砂岩互层⑤：棕黄色、灰色等，较强的风化性。以下为该项目的主要不良地质路段的分布：填方区：K0+180～K0+340，填方地段与设计路面最大高差约为4.50m，填土至设计路面标高后，软弱土层（素填土①、淤泥质土②）最厚处达16.20m；K0+120～K0+180及K0+340～K0+640段路基开挖至设计路面标高的出露岩土层为素填土①，边坡出露岩土层也为素填土①，边坡高度大部分为0.50m～1.50m，K0+640末端的附近可达到6.00m，这些都需要对设计路面以下的软弱土层进行地基处理。

2.软基处理设计

2.1确定软基处理方案的比较与选择

某市玉兰路工程中，我们发现需要进行地基处理的软弱土层最厚处可达16.20m。玉兰路位于已建成的东西两个小区之间，建筑与道路红线的距离仅20m左右。为确保处理方案的实施不会对两侧小区建筑的安全以及居民的生活产生不良影响，我们针对这种特殊情况，提出了3种方案进行比选。

2.1.1深层搅拌法。深层搅拌法的施工原理是通过将水泥作为固化剂的主剂，使用特制的深层搅拌机械在地基深部就地强制拌和软土和固化剂，通过使软土硬结而达到提高地基强度的目的。这种方法对于处理淤泥质土、泥炭土和粉土来说效果显著，处理后便可很快投入使用。

2.1.2换填垫层法。换填垫层法还可以称之为换土法。我们所说的换土法是指用稳定性好的土、石代替路基范围内的软土，在清除软土的同时回填并将其压实或夯实。在道路施工中，通常会开挖并换填天然沙砾或石头，也就是说在一定范围内，用挖掘机挖除影响路基稳定性的软土，并将其替换为天然沙砾或石头。开挖换填深度应当控制在4m以内，我们将采用“3个分层法”进行是施工，即分层填筑、分层压实、分层检测压实度的方法施工，通过层层递进、加固从而达到改变地基的承载力特性，提高抗变形和稳定能力的目的。本次方案主要是采用50cm片石替换已经被挖除的路基范围内路槽底以下3m范围内的软弱土，换填后回填土方，换填施工后应当在其自然沉降稳定后再进行修筑路基。

2.1.3强夯法。所谓的强夯法也可以称之为动力固结法，其主要原理是用起重机械（起重机或起重机配三角架、龙门架）将8t～40t夯锤起吊到6m～25m的高度后自由落下，通过给地基以强大冲击能量的夯击，造成土中产生冲击波和冲击应力，并迫使压缩了土体的孔隙，液化了局部的土体，巨大的冲击力会在夯击点周围产生裂隙，能自然的形成良好的排水通道，孔隙水和气体溢出，将会重新排列土粒，经时效压密达到固结，从而进一步提高地基承载力，降低其压缩性。本次方案采用三遍强夯，单点夯击能3000kN/m，最后两击平均夯沉量小等于50mm。目前强夯法是一种有效的、最常用的、最经济的深层地基处理加固方法之一。

2.1.4方案对比。通过对上述三种地基处理方案进行比较得知：深层搅拌法更适用于处理居住区之间的城市道路的软土路基，因其对地层扰动较小而使得处理效果显著，且经处理后可以很快投入使用。工程施工中，我们推荐采用深层搅拌法用于对玉兰路的软基处理。主要原因在于深层搅拌法能在确保工程质量的前提下降低对周边的影响、缩短路基处理的施工时间。

2.2道路一般路段路基处理

现场土路基的现状表现为“地表硬壳层”分布薄弱，有的部位甚至没有“地表硬壳层”，由于地基土的软弱给宕渣填筑压实加大了难度。尽管大部分地表都有硬壳层，但其厚度也仅1.0m左右。我们需要针对现场土基表面的各种不同情况，进行土基顶面回弹模量的现场测试。测试结果显示：淤泥质土基顶面模量为3.0MPa；有硬壳层土基顶面模量也仅为8.0～10.0MPa，此项结果表明，测试结果都未达标，我们应当采用路用性能好的填料进行路基填筑或换填。

2.3桥接坡路段地基处理

对于路堤较高的道路桥接坡路段来说，尽管我们曾采用多种方法来加固软基，如水泥搅拌桩、碎石桩、CFG桩等，但从多年建设情况来看，其产生的效果实属一般。采用上述做法加固软基的例子很多，但最终仍然会出现“桥头跳车”、路面平整度差等现象，比如：宁波绕城高速、世纪大道及环城北路等施工路段，都曾采用上述做法。究其根本，是由于地基土含水量过高、地基过软而引起的，恰好这类复合地基法加固不能完全打穿软土层，这使得竖向地基加固桩体容易出现“悬浮桩”的现象。其实，如若采用排水固结法应对这种深厚超软土的地质条件，效果要较复合地基法更好。通过对地质资料的认真分析以及对方案的反复论证，针对桥后深层软基的处理方法，我们决定采用真空—堆载联合预压排水固结法的处理方案，这项方案既能节省时间，加速地基固结、又能降低工程造价。此次设计中所涉及的施工对象还包括沿线的4座桥。具体桥台后地基处理的方案为：20m处是作为与一般路段过渡的衔接段，截至桥后40m处为处理段，桥后60m为地基加固范围。依据软土层分布的厚度，我们将排水板的深度设计为12.0～15.0m，排水板间距为1.3m和1.5m。抽真空10～15d后填筑路堤，当开始抽真空时即进行现场沉降观测。西大河桥接坡东西两侧最大填土高度分别为3.5m和4.0m，开始填筑粉煤灰路堤需要在抽真空2个星期后开始实施；方家河桥桥接坡东西两侧最大填土高度分别为3.5m和3.0m，同样的，在开始填筑宕渣路堤时需要在抽真空2个星期后，填筑期一个月左右。实测沉降曲线表明，在真空荷载的作用下，地基在开始2周内沉降明显；随着时间的不断前进，沉降速率开始放缓；但在2周后开始填筑路堤荷载后，沉降的速率又开始加速运动，一直到近3个月的时候，沉降速率开始趋于稳定。沉降曲线表明：在采用了粉煤灰轻质材料填筑后，尽管西大河桥头比方家河桥头填土高度大0.5m，但相较于总沉降量，结果反而有所减少。

3.道路软基设计处理原则

3.1软土地区的地质情况首先要弄清楚，工程地质条件复杂，应进行工程地质分区，以便按分区不同再区别的予以处理。地质工作做得不够深，在施工时一旦发现可做些补充勘查及勘探工作，对地质情况做进一步的了解。

3.2设计方案要经济又要合理，还要切实结合当地的实际。

3.3所用材料数量要够、质量要能够保证；施工机械数量、规格、性能均能满足要求。

3.4施工时要严格遵守施工技术规范和操作规程办事，以保证良好的质量，软土地段特别要注意控制填土的速率，避免和产生其它意外的事情。

3.5监理的工作要跟上，观测仪具事先要埋置好，及时进行监理和记录，以保证工程的质量和安全。

4.结语

居住区之间的城市道路，因其地理位置的特殊性，地基处理设计更要注重对周边环境及居民的影响，因地制宜选择合理可行的设计方案。