蔡天然

（四川林康工程勘察設(shè)計有限公司，四川 甘孜州 626300）

0 引言

道路低填淺挖段常分布有農(nóng)田水塘且鄰近河流湖泊，由于該路段軟弱地基土層工程性質(zhì)較差，對路基工程和其他構(gòu)造物基礎(chǔ)均造成不利影響，例如路基的不均勻沉降影響行車舒適性，強(qiáng)度及穩(wěn)定性降低會造成結(jié)構(gòu)物破壞等[1]，因此低填淺挖路段軟弱地基處理設(shè)計方案研究至關(guān)重要，本文旨在優(yōu)化其設(shè)計方案，使其建設(shè)成本較低且能滿足規(guī)范要求。

1 工程概況

武漢某平原區(qū)公路全長5048.78m，紅線寬50m，道路等級為一級公路兼城市主干路，設(shè)計速度為60km/h。擬建場區(qū)屬長江沖積一級階地，軟弱地基土層厚度較大，道路沿線地基土層設(shè)計參數(shù)如表1所示。

表1 道路沿線地基土層設(shè)計參數(shù)

2 低填淺挖路段軟弱地基處理計算

2.1 換填處理方案計算

換填處理方案選取最不利位置進(jìn)行計算分析[2]，選取斷面K1+360 處為低填淺挖路段，鉆孔編號為K24，該處現(xiàn)狀土層分布情況如表2 所示。

表2 K24 現(xiàn)狀土層分布表

2.1.1 承載力計算

（1）換填墊層參數(shù),墊層材料為毛渣石，壓縮模量30MPa，承載力200kPa，墊層厚度2.5m，壓力擴(kuò)散角25°。

（2）路面底面承載力驗(yàn)算,路面底面埋深0.9m，路面底面平均壓力pk為60kPa，路面底面最大壓力pkmax為60kPa，墊層承載力特征值fz為215.9kPa。pk≤fz滿足要求，pkmax≤1.2×fz滿足要求，因此路面底面承載力滿足要求。

（3）換填墊層底面處承載力驗(yàn)算,墊層應(yīng)力擴(kuò)散角α 為25°，墊層底附加應(yīng)力pz為24.9kPa，墊層底自重應(yīng)力pcz為60.2kPa，墊層底（pz+pcz）為85.1kPa，墊層底地基土承載力特征值fz為125.2kPa。（pz+pcz）≤fz，墊層底面地基土的承載力滿足要求。

（4）下臥層地基土的承載力驗(yàn)算，下臥層地基土的承載力計算結(jié)果如表3 所示，計算結(jié)果均滿足要求。

表3 下臥層承載力計算表

2.1.2 沉降計算

計算土層壓縮模量的當(dāng)量值4.186MPa，總沉降量101.85mm≤300mm，路基總沉降量滿足要求[3]，計算結(jié)果如表4 所示。

表4 沉降計算表

2.2 水泥攪拌樁處理方案計算

水泥攪拌樁處理方案同樣選取最不利位置進(jìn)行計算分析，選取斷面K2+820 處同樣為低填淺挖路段，鉆孔編號為K13，該處現(xiàn)狀土層分布情況如表5 所示。

表5 K13 現(xiàn)狀土層分布表

水泥攪拌樁布置形式為正三角形，樁間距1.5m，樁直徑500mm，樁長10m，單樁承載力特征值98.175kN，樁間土承載力折減系數(shù)0.3，墊層厚度300mm，墊層超出樁外側(cè)的距離300mm，水泥攪拌樁處理土層參數(shù)如表6 所示。

表6 水泥攪拌樁處理土層參數(shù)

2.2.1 承載力計算

（1）路面底面承載力驗(yàn)算，路面底面平均壓力pk為60kPa，路面底面最大壓力pkmax為60kPa，路面底面自重壓力pc為15.9kPa，置換率m 為0.101，樁間土承載力fsk為71.5kPa，復(fù)合地基承載力特征值fspk為69.7kPa，修正后復(fù)合地基承載力特征值fz為76.8kPa。pk≤fz滿足要求，pkmax≤1.2×fz滿足要求，因此復(fù)合地基承載力滿足要求。

（2）地基處理深度范圍內(nèi)土層的承載力驗(yàn)算，地基處理深度范圍內(nèi)土層承載力計算結(jié)果如表7 所示，計算結(jié)果均滿足要求。

表7 地基處理深度范圍內(nèi)土層承載力計算表

（3）下臥土層承載力驗(yàn)算，下臥土層承載力計算結(jié)果如表8 所示，計算結(jié)果均滿足要求。

表8 下臥土層承載力計算表

2.2.2 沉降計算

復(fù)合土層沉降量為56.23mm，計算結(jié)果如表9所示。

復(fù)合土層以下土層壓縮模量當(dāng)量值為3.847MPa，復(fù)合土層以下沉降量31.50mm，計算結(jié)果如表10所示。

表10 復(fù)合土層以下土層沉降計算表

總沉降量：56.23+31.50=87.74mm≤300mm，路基總沉降量滿足要求。

3 低填淺挖路段軟弱地基處理計算結(jié)果

3.1 軟弱地基土厚度不大且具備一定承載力時

此種情況宜采取換填處理方案，例如該項(xiàng)目K24孔位路段表層素填土厚5.6m，其下為淤泥厚3.3m。對于此情況設(shè)計人員通常會采用水泥攪拌樁處理方案以滿足承載力和沉降要求，然而由于其軟弱土層厚度不大且具備一定的承載力，采用換填處理方案其沉降計算可滿足設(shè)計要求，且由于屬于低填淺挖路段，其承載力和整體穩(wěn)定性更容易滿足要求，如該項(xiàng)目對表層素填土進(jìn)行換填處理后，沉降量101.85mm 滿足設(shè)計要求且有較大富余，承載力也均滿足要求。

因此，在該種情況時應(yīng)當(dāng)首先對其沉降量進(jìn)行計算，如果能滿足要求再對其承載力和穩(wěn)定性進(jìn)行復(fù)核，均能滿足要求后可采用換填處理方案，從而使設(shè)計更加經(jīng)濟(jì)適用。

3.2 軟弱地基土厚度較大沉降量較大時

此種情況宜采用水泥攪拌樁或其他深層加固法處理方案，例如該項(xiàng)目K13 孔位路段表層為素填土厚1m，其下為淤泥質(zhì)土（含黏性土夾層）15.2m 厚（黏性土夾層1.6m）。由于其淤泥質(zhì)土層厚度較大，且承載力低壓縮性大，采用換填處理方案沉降量較大不滿足要求，因此需采用深層加固法水泥攪拌樁處理方案[4]。

4 結(jié)語

低填淺挖路段軟弱地基常見于平原多河流湖泊地區(qū)，其軟弱土層厚度及性質(zhì)存在差異，使得地基處理設(shè)計難度較大，需分情況采用不同的處理方案。選擇不同的處理方案不僅關(guān)系到道路建設(shè)的經(jīng)濟(jì)性與適用性，更關(guān)系到道路建成后的安全性和耐久性。文章通過對武漢某平原區(qū)公路低填淺挖路段軟弱地基處理方案進(jìn)行計算分析，對不同工況下的設(shè)計方案進(jìn)行評估，得出可靠的結(jié)論，其能夠?yàn)轭愃魄闆r的道路項(xiàng)目提供一定參考。