浅谈公路软土地基路堤设计

浅谈公路软土地基路堤设计摘要：在公路工程建设屮，经常会遇到各种不良地质，其屮软土地基便是其中的一种，特别是在沿海、多河道或多湖泊等地区，往往需耍对软弱土层进行特殊处理，以提高其地基承载力，减少路基的不均匀沉降。本文将着重介绍软土路基的危害、形成原因、特点、各种处理方法的特点、对比选择、以及常用处理方法的探讨。关键词：软土路基;危害；成因；特点;处理方法;引言软土即为滨海、湖沼、谷地、河滩沉积的天然含水率高、天然孔隙比大、压缩性高和抗剪强度低的细粒土。按软土层的厚度，可以分类为：薄层软土（厚度W3m）,中厚层软土（3mV厚度W15m）,厚层软土（15m＜厚度W30m）,巨厚层软土（厚度＞30m）o为使软基处理能达到预期的效果，首先必须按照公路建设各勘察阶段的要求，杳明软土的埋藏条件、地层纵横向分布、变化情况及物理力学性质，精心勘察、认真分析，提出-•份完整的、高质量的工程地质勘察报告。一、软土的工程性质软土无论按成因还是按土质划分，种类很多。但它们都具有以下儿个方面的共同工程性质：颜色以深色为主，颗粒成分以细粒土为主，有机含量较高；天然含水量较高，容重小，天然含水量大于液限，超过30%；相对含水量大于1.0；软土的饱和度高达100%,甚至更大，天然容重为1.5〜19kN/m3;天然孔隙比小，一般大于1.0；渗透系数小，一般小10-6cm/s数量级，沉降速度慢，同结完成所需时间较长；粘粒含量高，塑性指数大；高压缩性，压缩系数大，基础沉降量大，一-般压缩系数大于0.5MPa-l；强度指标小，软土快剪凝聚力小于10kPa,快剪力内摩擦角小于5。；固结快剪的强度指标略高，凝聚力小于15kPa,内摩擦角小于10°；软土的灵皱性较高，灵皱度一般在2〜10Z间，有时大于10,貝有显著的流动特征。 二、软土地基容易引起的工程问题正因为软土路基的这些特性，导致软土地基容易引起的主要工程问题有以下几点：（1）地基沉降和不均匀沉降：这是在软土地基上修筑公路普遍存在的工程问题，尤其是厚层、巨厚层软土地基，工后沉降量大，造成路面崎岖不平，加速了路面破损。傍山路段软土层纵横向厚度、性质差异大，路基易产生不均匀沉降。（2）路基失稳：软土地基上填筑高路堤时由于软土强度低、固结缓慢，路堤填筑速度过快时易引起路堤滑动失稳。（3）桥头跳车：桥梁、通道、涵洞相邻路段由于构筑物与路堤Z间的差异沉降较大，易引起桥头跳车现象，影响车辆正常通行。三、软土地基路堤设计前期准备软土地基路堤设计应收集调查沿线的气彖、水文、地形地貌、地质构造、工程地质及水文地质等资料。述应根据设计要求述应收集和调查以下内容：路线纵横断面及桥梁、通道、涵洞的布设等相关专业的设计资料；软土路段两侧附近的已冇构筑物、管线等环境状况；路堤填筑材料的来源、特性等有关情况；附近公路、铁路、水利工程的软基处理相关经验；改扩建路段原冇路基软土处理方法和沉降情况。四、软土地基路堤设计一般步骤软土地基处理方法的合理选用是一项复杂的综合分析与比选过程。它涉及软土深度、软土指标、路堤填高、周边环境、工程造价、工期安排等总舵因素的制约。因此在软基处理设计中，除了对不同路段要提出多种比选方案并指出各方案优缺点外，述应多与业主及规划部门沟通，使推荐出的软基处理方案经济可行。软土地基路堤设计步骤如2根据不同沉降控制标准进行路基路段划分：桥梁与路基相邻路段的划分长度一般为30~50m,箱式通道或箱式涵洞与路基相邻路段的划分长度一般为20^40m,圆管涵与路基相邻路段的划分长度一般为10〜20in,其余为一般路段。根据软土层厚度及其指标、填土高度等情况，分别对不同路段进行综合分析,提出冇代表性的典型路段。分析各典型路段在天然地基条件下的总沉降、工后沉降、极限填筑高度、稳 定安全系数等，根据沉降及稳定控制标准，确定是否需进行地基处理。根据处理方法的选用原则，拟定典型路段的各适用处理方案，进行计算分析和综合比较，确定最终处理方案。对于一般路段：软土层深度为3〜5m时，宜选用浅层处理或堆载预压，软土层深度大于5m时，宜选用排水固结法或复合地基，当填土高度较大，稳定性不能满足设计要求时，可结合加筋处理。软土层厚度大于10m时，宜选用排水固结法或复合地基，并结合等载预压或超载预压；当预压高度较大，稳定性不能满足设计要求时，可结合加筋处理。在填土高、工期紧的情况下，可选用桩承式加筋路堤、轻质路堤或真空联合堆载预压等方案。对于桥梁、通道、涵洞与路基相邻路段填土高度较低（V3.0nD并具备预压条件时，宜选用排水固结法结合堆载预压的处理方法。填土高度较高吋（23.0m）,宜选用桩承式加筋路堤或水泥搅拌桩等方法。填土高度超过2飞倍的极限填筑高度时，宜选用桩承式加筋路堤，或选用泡沫混凝土、EPS块体、EPS颗粒混合土、粉煤灰等轻质填料，并可结合排水固结、复合地基等方法综合处理。五.几种常见的软基处理方式1、水泥搅拌桩水泥搅拌桩是加固淤泥的较好方法，它是利用水泥材料作为固化剂，通过特制的的搅拌机械，在地基深处就地将软土和固化剂（浆液）强制搅拌，由同化剂和软土间产生一系列物理一化学反映，使软土硬结成具有整体性，水稳定性和一定强度的水泥加固土，从而提高地基强度和增人压缩模量。但人量的实测数据和抽检结果表明，桩长超过10米部分水泥土强度基本低于设计强度控制指标，工程质量得不到保证，因此规定水泥搅拌桩处理深度不宜大于lOmo当软土层深度超过10m,宜选用桩身强度相对均匀的双向搅拌工艺。2、等（超）载+塑料排水板 该处理方案属排水固结法，排水固结法作为技术成熟，管理规范，经济合理的手段，结合等载预压的措施在工程软基处理中是主要的处治方法，但在荷载填筑过程屮须严格控制填土速率，填筑期和预压期要求均较长，不适用于稳定性较茅、工后沉降及工期有特殊要求的路段。3、振动沉模现浇混凝十•薄壁筒桩（PCC桩）振动沉模现浇混凝土薄壁管桩（PCC桩）在振动力的作用下环形腔体模板沉入土中后，注满混凝土；当振动模板提拔时，同时混凝土从环形腔体模板下端注入环形槽孔内，空腹模板起到了护壁作用，避免了缩壁和塌壁现彖，保证了混凝土在槽孔内良好的充盈性和稳定性，从而成为造槽、扩壁、浇注一次性直接成管桩的新工艺。4、预应力管桩预应力管桩在高速公路软基处理中是一种较新的技术，其工厂化生产使得管桩的质量十分可靠，加同后复合地基的刚度大，侧向变形和总沉降和工后沉降与前几种处理方案比起來最小，但造价很高。5、轻质路堤方案气泡混合轻质土是指水泥、水、细粒砂或土和气泡按一定的比例，经充分混合搅拌并最终凝固成型的一种轻型填筑材料（简称FCB）0该材料为水泥混凝土类材料，水泥为主要固化剂。主要特点：轻质性，一般容重采用4〜10kN/m3；强度可调节性；高流动性;易施工性；固化后的自立性；低渗透性；隔热性、耐久性及强抗油污性；良好的环保性，造价较高。6、换填土结合土工格栅先在河塘或暗浜外围挖好排水明沟，清除浮泥及各种杂质，保持清淤后浜底干燥，然后铺一层砂砾垫层，再层层回填宕渣，每填高1米铺一层土工格栅，直至原地面标高。原地面至路床按一般路段的路基填筑，为减少前后路段形成沉降差，再超填高1.5米，工期6个月（加载期半个月，堆高至设计堆高，恒载期五个半刀），超载预压完毕后将宕渣卸载至不需要软基处理段作为填料。六、结论通过以上分析，软土地基上路堤的设计与施工方案，应结合当地工程地质条件、材料供应、投资环境、工期要求和环境保护等因素，按照因地制宜、就地取 材、分期修建、综合处治的原则进行充分论证，对不同路段提出实际可行的处理方案，使设计和施工方案达到技术上先进、经济上合理。总Z,在选择软土路基处理方法的过程中，要始终坚持“高质量，短工期，低投入，高收益”的原则。参考文献：[1]DB33/T904—2013《公路软土地基路堤设计规范》[S][2]黄意峰。论公路软土路基的处理[J]。民营科技，2009,(7)