陳馳

摘 要：隨著我國(guó)城市化的發(fā)展和市政道路的大規(guī)模修建，軟土路基出現(xiàn)的頻率越來(lái)越高。市政道路施工過(guò)程中，軟基處理關(guān)系到整個(gè)項(xiàng)目的施工質(zhì)量，同時(shí)會(huì)對(duì)道路的安全性造成影響，因此在市政道路施工時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)軟土路基的處理。針對(duì)以上問(wèn)題文章進(jìn)行了以下內(nèi)容分析：對(duì)軟土路基的特性及施工現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，對(duì)軟基處理應(yīng)考慮的因素進(jìn)行了分析，換土墊層法的施工應(yīng)用及換填墊層厚度計(jì)算。通過(guò)實(shí)際工程對(duì)換土墊層的厚度進(jìn)行了計(jì)算。通過(guò)以上內(nèi)容分析，為該方法在市政道路中應(yīng)用提供了理論分析和計(jì)算方法。

關(guān)鍵詞：軟土路基;市政道路;安全性;換土墊層法

中圖分類號(hào)：TU997 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0 引言

隨著我國(guó)基礎(chǔ)交通設(shè)施的不斷完善，市政道路建設(shè)過(guò)程中，常遇到軟土地段。如果公路軟土地基處理不當(dāng)，有可能引起路基邊坡滑移、路面塌陷等病害，嚴(yán)重影響路基的運(yùn)營(yíng)壽命。相比于一般地區(qū)路段而言，軟土具有含水量高、抗剪強(qiáng)度低、壓縮性大、結(jié)構(gòu)性明顯、流變性顯著等特點(diǎn)，其沉降控制難度更大。

1 軟基特性

1.1 特性分析

軟土路基存在穩(wěn)定性差、承載力低的特性，當(dāng)車(chē)輛在軟土路基段行駛時(shí)，會(huì)因?yàn)槌休d力不足而對(duì)路面造成損害。當(dāng)軟土路基表現(xiàn)出壓縮性高的特性時(shí)，該路段會(huì)出現(xiàn)沉降的現(xiàn)象。并且路面存在積水的現(xiàn)象，常導(dǎo)致交通事故的發(fā)生，影響人們的正常出行。軟基承載力較低，當(dāng)受到較大荷載時(shí)，地基會(huì)發(fā)生破壞現(xiàn)象，如：過(guò)大沉降、路基滑移、裂縫等。當(dāng)情況較為嚴(yán)重時(shí)，會(huì)影響道路的工程質(zhì)量。

1.2 施工現(xiàn)狀分析

市政道路施工時(shí)，對(duì)于軟土路基的處理，應(yīng)采用科學(xué)合理的形式，才能保證道路的施工質(zhì)量和安全性要求。目前狀況表明：技術(shù)人員無(wú)法通過(guò)工程實(shí)際情況對(duì)施工方法做出選擇。這種行為不僅無(wú)法保證工程質(zhì)量，還影響道路的使用年限。

1.3 軟基處理應(yīng)考慮因素

（1）質(zhì)量要求。市政道路的軟基施工時(shí)，應(yīng)采用合理的方法處理，處理后的路基應(yīng)達(dá)到工程標(biāo)準(zhǔn)要求。市政道路存在功能差異，由于用途和建設(shè)方式不同，應(yīng)根據(jù)實(shí)際的情況進(jìn)行地基處理，而不是單純的追求處理效果的完美。在保證道路質(zhì)量的前提下，應(yīng)對(duì)道路進(jìn)行多因素、全方位的考慮。（2）地質(zhì)情況。市政道路的功能不同，基底的土質(zhì)情況也不盡相同，道路地基存在復(fù)雜的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，因此在進(jìn)行處理時(shí)，應(yīng)針對(duì)不同地質(zhì)情況選擇施工方法。路基中常出現(xiàn)黏土，該類土的特性為密實(shí)度較差，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度低。因此施工時(shí)對(duì)黏土處理的主要方式為：通過(guò)重物，有條件時(shí)可采用強(qiáng)夯的方式，對(duì)其進(jìn)行沖擊，使黏土的密實(shí)度增大，從而提高地基土的強(qiáng)度。當(dāng)軟土的土層小于3 m厚時(shí)，應(yīng)對(duì)路基的表層進(jìn)行換填處理[4]。（3）施工環(huán)境。項(xiàng)目所處的地理位置不同，會(huì)對(duì)施工環(huán)境和施工方法產(chǎn)生影響，因此在進(jìn)行軟基處理前，應(yīng)對(duì)施工環(huán)境進(jìn)行詳細(xì)分析，應(yīng)對(duì)環(huán)境中不同因素造成的不同影響考慮周全，避免造成工程事故。同時(shí)，在進(jìn)行施工機(jī)械和施工方案選擇時(shí)，也應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行，防止施工時(shí)存現(xiàn)較大沉降，甚至坍塌。針對(duì)不同施工環(huán)境，制定施工方案，可有效提高經(jīng)濟(jì)效益。（4）工期要求。道路施工過(guò)程中應(yīng)對(duì)施工進(jìn)度進(jìn)行嚴(yán)格把控，滿足工期的要求。防止出現(xiàn)施工進(jìn)度滯后影響工期，對(duì)項(xiàng)目造成損失。軟土路基的處治時(shí)間往往根據(jù)項(xiàng)目的實(shí)際進(jìn)度進(jìn)行，導(dǎo)致軟基處理的時(shí)間出現(xiàn)過(guò)長(zhǎng)或過(guò)短的現(xiàn)象。時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，影響項(xiàng)目的整體進(jìn)度;時(shí)間過(guò)短，導(dǎo)致軟基處理后的穩(wěn)定性不足，施工技術(shù)更存在局限性。

2 換土墊層的應(yīng)用

換土墊層施工是通過(guò)機(jī)械來(lái)對(duì)地基中的淺層軟土進(jìn)行開(kāi)挖，對(duì)下層的軟土進(jìn)行全面清理，然后進(jìn)行回填，回填料應(yīng)滿足透水性強(qiáng)、承載能力高、密實(shí)性好的特點(diǎn)，施工過(guò)程中還應(yīng)結(jié)合排水固結(jié)處理，該技術(shù)主要應(yīng)用于淤泥路段。換土墊層配合排水固結(jié)的施工方法有效提高了施工質(zhì)量以及工程可靠度。在進(jìn)行換土墊層施工時(shí)，應(yīng)按照因地制宜的原則進(jìn)行，對(duì)回填料進(jìn)行分層壓實(shí)，保證結(jié)構(gòu)的承載能力[5]。

施工實(shí)踐表明：換土墊層法主要適用于承受荷載較小的路堤，該方法施工的優(yōu)點(diǎn)是：取材容易、施工簡(jiǎn)單、造價(jià)低等。該方法的回填料主要有：砂墊層、碎石墊層、灰土墊層等。

2.1 換填厚度計(jì)算

換土墊層設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是確定墊層的厚度和寬度，而確定墊層厚度是換土墊層設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，只要確定了墊層厚度，根據(jù)壓力擴(kuò)散角理論不難確定墊層的寬度。

2.1.1 路基工作區(qū)法

根據(jù)《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D30-2015）規(guī)定，路基工作區(qū)為汽車(chē)荷載通過(guò)路面?zhèn)鬟f到路基的應(yīng)力與路基土自重應(yīng)力之比大于0.1的應(yīng)力分布深度范圍。在此深度下，車(chē)輛荷載對(duì)土基的作用影響很小，可以忽略不計(jì)。

（1）路基工作區(qū)深度計(jì)算：

上式中：K和n表示系數(shù)，取值分別為0.5和5;P表示一側(cè)的輪重荷載，單位為kN;γ表示土的重度，單位為kN/m3;Za表示路基工作區(qū)深度，單位為m。

（2）路面當(dāng)量厚度計(jì)算：

上式中：hi表示瀝青路面各層的厚度，單位為m;Ei表示瀝青路面的模量，單位為MPa;E0表示路基頂面模量，單位為MPa;Ze表示瀝青路面當(dāng)量厚度，單位為m。

（3）換填厚度計(jì)算：

hc= Za-（ Ze-h1）-h

上式中：hc表示換填厚度，單位為m;h1表示路面厚度，單位為m;h表示路基填高，單位為m。

2.1.2 地基承載力法

路基的換填也可以通過(guò)驗(yàn)算路基軟弱下臥層的承載能力來(lái)確定換填深度。假定在路基某一深度處，車(chē)輛荷載引起的應(yīng)力與路基自重引起的應(yīng)力之和小于該處的路基承載力，路基處于穩(wěn)定狀態(tài)，則此深度即為路基換填深度。即換填層底應(yīng)力公式為：

（Pz+Pcz）×k≤faz

上式中：k表示安全系數(shù)，取1.25;Pcz表示換填土自重;Pz表示換填底附加應(yīng)力，faz表示容許承載力。

墊層底面處附加應(yīng)力可按壓力擴(kuò)散角θ進(jìn)行簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，按照矩形基礎(chǔ)進(jìn)行計(jì)算，即：

Pz=（bl（P-Pc））/（（b+2Ztanθ）（l+2Ztanθ））

上式中：b表示基礎(chǔ)底寬，單位為m;l表示基礎(chǔ)底長(zhǎng)，單位為m;P表示基底壓力，單位為kPa;Pc表示基底土的自重壓力，單位為kPa;Z表示基底墊層厚，單位為m;θ表示墊層壓力擴(kuò)散角。

2.1.3 路面計(jì)算程序法

利用URPDS2012路面計(jì)算程序把換填后的土層看作路面結(jié)構(gòu)的最下層進(jìn)行計(jì)算。通過(guò)試算確定滿足要求的層厚，即為換填深度。

3 案例分析

3.1 工程概況

道路紅線寬度40 m。路基土為黏土，黏土承載力容許值95 kPa，天然含水量26.6%～34.9%，路基干濕類型基本為潮濕、過(guò)濕。地下水穩(wěn)定水位埋深1.20 m～1.80 m左右。設(shè)計(jì)主要為低填淺挖，采用換土墊層法處理不良地基，挖除部分深度不良土，換填石灰土。

3.2 換填深度計(jì)算

3.2.1 路基工作區(qū)法計(jì)算

（1）路基工作區(qū)深度：通過(guò)利用2.1.1中（1）的公式對(duì)路基工作區(qū)深度進(jìn)行計(jì)算可知：Za=2.58 m。

（2）路面當(dāng)量厚度：通過(guò)利用2.1.1中（2）的公式對(duì)面當(dāng)量厚度進(jìn)行計(jì)算可知：Ze=2.79 m。

（3）換填厚度：通過(guò)利用2.1.1中（3）的公式對(duì)換填厚度進(jìn)行計(jì)算可知：hc= 0.49 m。

3.2.2 地基承載力法

本次計(jì)算采用單軸雙輪，取軸載130 kN，則單側(cè)輪載為65 kN。輪胎的著地寬度為0.6 m，長(zhǎng)度為0.2 m。路面結(jié)構(gòu)及換填土的輪壓擴(kuò)散角θ取30°，地基容許承載力為95 kPa。 假定換填深度為h，則：

Pz=65/（（0.7×tan30°×2+h×tan30°×2+0.2）×（0.7×tan30°×2+h×tan30°×2+0.6））

Pcz=0.7×23+h×19

（Pz+Pcz）×1.25≤95

經(jīng)計(jì)算可知h≥0.05 m。

3.2.3 路面計(jì)算程序法

道路一條車(chē)道的累計(jì)軸載數(shù)為24 986 514次，路面結(jié)構(gòu)由上至下依次為4 cm瀝青瑪蹄脂碎石混合料SMA-13、

6 cm中粒式密級(jí)配瀝青混凝土AC-20C、8 cm粗粒式密級(jí)配瀝青混凝土AC-25C、36 cm水泥穩(wěn)定碎石、16 cm水泥石灰穩(wěn)定土。現(xiàn)將換填后石灰土作為路面結(jié)構(gòu)一層，經(jīng)計(jì)算，厚度為0.44 m。

4 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)換土墊層進(jìn)行分析得出以下結(jié)論：

（1）軟土路基存在透水性差、強(qiáng)度低、穩(wěn)定性差，承載力低的特性。目前軟土路基的施工由于施工進(jìn)度等各方面的要求，以及理論分析欠缺，很難保證施工后的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。進(jìn)行軟土路基處理時(shí)，應(yīng)對(duì)施工環(huán)境、施工工期、地質(zhì)情況進(jìn)行綜合分析。

（2）換土墊層主要是適用于軟土層小于3 m的路基，通過(guò)對(duì)軟弱層進(jìn)行填料置換，同時(shí)進(jìn)行排水固結(jié)，使地基的強(qiáng)度滿足要求。換填厚度計(jì)算主要有路基工作區(qū)法、地基承載力法、路面計(jì)算程序法。

（3）通過(guò)對(duì)實(shí)際工程進(jìn)行軟土處理，利用三種方法對(duì)換填深度進(jìn)行計(jì)算：利用路基工作區(qū)法得到換填深度為0.49 m，利用地基承載力法得到換填深度應(yīng)大于0.05 m，利用軟件進(jìn)行計(jì)算得到換填深度為0.44 m。

參考文獻(xiàn)：

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