朱熙明

（甘肅省建設(shè)設(shè)計(jì)咨詢集團(tuán)有限公司，甘肅 蘭州730030）

1 概 述

根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告，該項(xiàng)目道路沿線土層具有自重濕陷性，濕陷等級(jí)為Ⅳ（很嚴(yán)重），此次設(shè)計(jì)對(duì)道路全線地基進(jìn)行整體強(qiáng)夯。

該項(xiàng)目所處區(qū)域分為場(chǎng)平區(qū)和黃土丘陵原狀地貌區(qū)，具體劃分以南側(cè)道路紅線為界，北側(cè)主體道路位于已經(jīng)場(chǎng)平區(qū)域，南側(cè)25 m 寬綠化帶位于黃土丘陵區(qū)，需要開挖山體，形成挖方邊坡。

2 設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)濕陷性黃土的處理要求

根據(jù)《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D30—2015），濕陷性黃土地基處理設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)公路等級(jí)、處理深度要求、濕陷等級(jí)、材料來源、施工條件及對(duì)周圍環(huán)境的影響等，按表1 經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后確定處理措施。

表1 濕陷性黃土地基常用的處理措施

3 路基處理方案比選

該項(xiàng)目道路場(chǎng)地內(nèi)具有Ⅳ級(jí)濕陷性；當(dāng)沿線黃土狀粉土層具有濕陷性時(shí)，參照《黃土地區(qū)公路路基設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范》（JTG/T D31-05—2017）及《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》（GB 50025—2004）的相關(guān)要求，根據(jù)地基濕陷性等級(jí)采用相應(yīng)的處理措施，避免路基穩(wěn)定受到威脅。

3.1 常用地基處理方案

根據(jù)相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，可供選擇的方案有墊層法、灰土擠密樁法、強(qiáng)夯法、沖擊碾壓法等。

3.1.1 墊層法

墊層法是非自重濕陷場(chǎng)地最常用的消除濕陷性的處理措施，一般用于消除1～3 m 厚土層的濕陷性。具體做法為挖去地基表層部分或全部黃土，回填砂礫，并在最佳含水量狀態(tài)下分層夯實(shí)，達(dá)到壓實(shí)度標(biāo)準(zhǔn)，以滿足對(duì)地基承載力和變形要求。

3.1.2 灰土擠密樁法

灰土擠密樁法是軟土地基加固處理的常用方法之一，通常在濕陷性黃土地區(qū)使用較為廣泛。特點(diǎn)在于不取土，擠壓原地基成孔；回填物料時(shí)，夯實(shí)物料進(jìn)一步擴(kuò)孔。

灰土擠密樁法主要特征如下：

（1）與土墊層相比，無須開挖回填，因而節(jié)約了開挖和回填土方的工作量。

（2）可就地取材，因而比其他處理濕陷性黃土的方法工程量小，造價(jià)為低。

（3）由于不受開挖和回填的限制，一般處理深度可達(dá)12～20 m。

3.1.3 強(qiáng)夯法

強(qiáng)夯法加固地基是減少黃土的大孔隙、改善地基土層均勻性、消除土層濕陷性和提高地基土承載力的一個(gè)有效方法。

強(qiáng)夯法主要特征如下：

（1）使用工地常用簡(jiǎn)單設(shè)備。

（2）施工費(fèi)用低，節(jié)省投資，同時(shí)耗用勞動(dòng)力少和現(xiàn)場(chǎng)施工文明等。

（3）施工工藝操作簡(jiǎn)單。

（4）適用土質(zhì)范圍廣。

（5）節(jié)省加固原材料。

3.1.4 沖擊碾壓法

沖擊碾壓法原理同強(qiáng)夯法，主要是利用運(yùn)動(dòng)中的三葉或五葉凸形輪產(chǎn)生集中沖擊荷載壓實(shí)路基土、石填料，達(dá)到加固路基的目的。由于沖擊碾壓法壓實(shí)能量不及強(qiáng)夯法，故沖擊碾壓處理濕陷性黃土的處理深度不及強(qiáng)夯，有效處理深度約為2 m，對(duì)于埋深較淺、濕陷等級(jí)較低的黃土層，沖擊碾壓法處理地基效果顯著，具有運(yùn)行速度快、施工工序少、工期短、成本低、應(yīng)用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，能夠有效控制路基工后沉降、提高路基強(qiáng)度、穩(wěn)定性和壓實(shí)均勻性，是一種更加廉價(jià)的地基處理方法。

3.2 常用措施的優(yōu)缺點(diǎn)

常用措施的優(yōu)缺點(diǎn)見表2。

表2 常用處理方法優(yōu)缺點(diǎn)比較對(duì)照表

4 地基處理方案的確定

強(qiáng)夯法、軟弱土置換法、增設(shè)墊層+ 沖擊碾壓法都是常規(guī)的底基層處理方法，在蘭州新區(qū)較為常用。新區(qū)場(chǎng)平區(qū)素填土層由于回填時(shí)間較短、填方高度較大，尚未完成自重固結(jié)，工程性能一般，不可直接作為路基持力層，但出于該道路工程特點(diǎn)，道路所處場(chǎng)平區(qū)填土沉降期較短，常規(guī)軟弱土置換法、增設(shè)墊層+ 沖擊碾壓法均存在加固深度較淺的弊病。

綜合比較各個(gè)方案，灰土擠密樁法和強(qiáng)夯法能滿足處理濕陷性等級(jí)嚴(yán)重的道路路基要求。強(qiáng)夯法較灰土擠密樁法來說，施工速度更快、造價(jià)更低、設(shè)備更簡(jiǎn)單，同時(shí)參考新區(qū)處理場(chǎng)平區(qū)域的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，此次設(shè)計(jì)擬采用強(qiáng)夯法對(duì)路基進(jìn)行處理。

強(qiáng)夯范圍為道路全線路基，填方段落為用地界范圍內(nèi)，挖方段落范圍至距離道路邊坡底部1 m 處。

4.1 K0+660～K1+040 段路基設(shè)計(jì)

K0+660 ～K1+040 段場(chǎng)平區(qū)屬于黃土填土區(qū)域，填土高度最大值在10 m 左右。由于場(chǎng)平區(qū)填土壓實(shí)度一般低于城市主干路要求，此次設(shè)計(jì)按照以下措施進(jìn)行處理：

（1）將該段道路范圍內(nèi)的場(chǎng)平區(qū)下挖6 m 深，下挖邊坡坡率為1∶1，同時(shí)對(duì)該段道路范圍內(nèi)的自然溝道進(jìn)行分層填筑路基施工，并使填筑路基標(biāo)高與場(chǎng)平區(qū)下挖后標(biāo)高位于同一高程面。填筑路基施工前應(yīng)對(duì)緊貼的場(chǎng)平區(qū)填土邊坡進(jìn)行開挖臺(tái)階處理，開挖臺(tái)階寬度為2 m，坡度為2%的內(nèi)向坡。

（2）填筑路基邊坡按照道路填方路基邊坡坡率執(zhí)行，場(chǎng)平區(qū)下挖6 m 后應(yīng)與填方路基基本位于同一個(gè)高程面，共同形成該項(xiàng)目道路路基的第一個(gè)強(qiáng)夯工作面，該設(shè)計(jì)采用強(qiáng)夯措施在第一個(gè)強(qiáng)夯工作面夯實(shí)道路路基，點(diǎn)夯夯擊能4000 kN·m，滿夯夯擊能2000 kN·m，強(qiáng)夯影響最大深度至原狀地表以下4 m 左右，需要強(qiáng)夯補(bǔ)土至第一個(gè)強(qiáng)夯工作面。

（3）第一個(gè)強(qiáng)夯工作面路基處理完成以后，在路基全寬度范圍內(nèi)繼續(xù)分層填筑路基施工，填筑高度約為4.5 m，并形成第二個(gè)強(qiáng)夯工作面，該設(shè)計(jì)采用強(qiáng)夯措施在第二個(gè)強(qiáng)夯工作面繼續(xù)夯實(shí)道路路基，點(diǎn)夯和滿夯夯擊能均為2000 kN·m，需要強(qiáng)夯補(bǔ)土至第二個(gè)強(qiáng)夯工作面。

（4）第二個(gè)強(qiáng)夯工作面即是道路路床下底面，道路路基處理完成后，針對(duì)道路路床可采用6%摻灰處理加固路床，但考慮到新區(qū)石灰質(zhì)量較差，很難固結(jié)，因此該項(xiàng)目道路采用80 cm 厚天然砂礫改良層措施以達(dá)到提升路床CBR 值的目的。

4.2 其余段落路基設(shè)計(jì)

道路其余段落所在的場(chǎng)平區(qū)均由前期挖山形成，結(jié)合該項(xiàng)目道路南側(cè)25 m 綠化帶范圍內(nèi)對(duì)山體的開挖，此次路基設(shè)計(jì)首先在道路設(shè)計(jì)標(biāo)高以下1.5 m 范圍內(nèi)開挖路槽，路槽底面即為路基頂面，然后采用強(qiáng)夯措施夯實(shí)道路路基，點(diǎn)夯和滿夯夯擊能均為2000 kN·m，需要強(qiáng)夯補(bǔ)土至路基頂面。道路路基處理完成后，針對(duì)道路路床可采用6%摻灰處理加固路床，但考慮到新區(qū)石灰質(zhì)量較差，很難固結(jié)，因此該項(xiàng)目道路采用80 cm 厚天然砂礫改良層措施以達(dá)到提升路床CBR 值的目的。

4.3 填挖交接處路基及半填半挖路基處理

在填挖高差大于3 m 或處于陡坎地段的橫向半填半挖和縱向填挖轉(zhuǎn)換路基的填挖結(jié)合部，為減少路基不均勻沉降，均應(yīng)進(jìn)行強(qiáng)化設(shè)計(jì)。

對(duì)于半填半挖及填挖交界路段，采用挖臺(tái)階方式進(jìn)行搭接處理，當(dāng)原地面坡度陡于1∶5 時(shí)，應(yīng)將原地面開挖成不小于2 m 寬的臺(tái)階，臺(tái)階面設(shè)置2%向內(nèi)傾斜的坡度，對(duì)于原地面坡度陡于1∶1 的部位應(yīng)先按1∶1 進(jìn)行刷坡處理，再進(jìn)行挖臺(tái)階處理。填方段對(duì)原地面清表整平后進(jìn)行強(qiáng)夯處理，然后分層填筑壓實(shí)路基至路床底面；挖方段超挖至路床底后進(jìn)行強(qiáng)夯處理，然后在路床超挖底面與頂面沿填挖分界線10 m 范圍內(nèi)分別鋪設(shè)一層格柵，每層寬度均為填挖方兩側(cè)各5 m，土工格柵上、下層間距為0.8 m，格柵之間為80 cm 天然砂礫路床改良層。對(duì)于半填半挖路段，應(yīng)重視半填部的地基處理，處理方式同一般填方路段。路基填挖結(jié)合部必須嚴(yán)格控制壓實(shí)度。

5 結(jié) 語

道路工程設(shè)計(jì)中，以路基處理的造價(jià)對(duì)總投資的影響為最大。所以多種路基處理方案的比選論證，選擇兼顧技術(shù)指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的處理方案是特殊路基處理的重點(diǎn)內(nèi)容。