公路软土地基的处理设计探讨

摘要：随着公路建设的发展，软土地基的出现也越来越多，为了使路基具有一定的稳定性和承载能力，一定要对其进行处理。本文结合工程实例，在分析一般路基的设计的基础上，重点叙述了软土地基的处理措施，对于公路软基处理设计方面有一定参考作用。

关键词：公路；软土地基；处理设计；地基极限高度

近年来，公路建设得到了快速发展，尤其在广东沿海地区。在沿江、沿湖、沿海等处广泛分布着软土，因此，在这些区域进行公路路基设计，软土地基的出现是不可避免的。为了使路基具有一定的稳定性和承载能力，确保道路发挥正常的功能，一定要对其进行处理。目前软土地基处理技术的发展迅速，出现多种多样的地基处理方法，完善了处理地基的理论和技术。本文现结合工程实例，重点对公路软土地基的处理设计进行相关阐述。

1 工程概况

某公路全长57km，路线地处平原前缘，设计标准为双向四车道，设计速度为80km/h，路幅宽度为24.5m。沿线软土广泛分布且较厚，并呈现由河床至两岸逐渐变薄的趋势，厚度为0.8m～43.8m，最厚范围为里程K24+100～K36+500（厚度大于30m），顶部普遍分布有一层软可塑状亚粘土，厚0.5m～1.5m，软土下卧层多为亚粘土、砂性土或砾石，沿线分布有几段高边坡。

2 一般路基设计

2.1 路基设计组成

路基设计组成如下：

a）整体式路基：整体式路基宽度为26.0m，其中，行车道2×2×3.75m、硬路肩2×3.0m（含右侧路缘带2×0.5m）、中间带3.50m（中央分隔带2.0m、左侧路缘带2×0.75m）、土路肩2×0.75m；

b）分离式路基：适用于隧道出入口的路基，单幅路基宽度为13.0m，其中：行车道2×3.75m、硬路肩3.0m（含右侧路缘带0.5m）、左侧路缘带1.0m、土路肩2×0.75m。

2.1 超高方式、设计标高及路拱横坡超高方式、设计标高及路拱横坡的具体设置如下：

a）路线平曲线半径小于5500m时，在曲线上设超高，对于整体式路基，超高采用绕中央分隔带外边缘旋转的方式，超高过渡在缓和曲线内完成；对于分离式路基，超高采用绕各自的行车道中心线旋转的方式，超高过渡在缓和曲线内完成；

b）对于整体式路基，路基设计标高为距路线中心线1m处的路面标高（中央分隔带边缘路面标高），对于分离式路基，路基设计标高为各自行车道中心线处的路面标高；

c）正常路段的行车道和硬路肩采用2%的路拱横坡，土路肩横坡为4%。

2.3 路基边坡坡率

路基边坡坡率具体设置如下：

a）一般填方路段的边坡坡率见表1，护坡道宽2m，护坡道和边坡平台分别设置外倾3%和2%的横坡；

表1 填方路堤边坡坡率

b）一般挖方路段边坡，按岩石风化情况、土质条件采用不同的坡率，全风化、土质边坡的坡率为1∶1～1∶1.5，强风化边坡坡率为1∶0.75～1∶1.25，弱风化边坡坡率为1∶0.5～1∶0.75，微风化边坡坡率为1∶0.3～1∶0.5，边坡高度均按10m控制，平台宽2.0m，平台内侧修筑40cm×40cm的拦水沟，第一级边坡坡脚设置2m宽的碎落台；

c）深挖路堑（高边坡）是指土质边坡高度≥20m或岩质边坡高度≥30m的边坡，路堑高边坡坡率采用特殊设计。

2.4 纵横向填挖交界处处治设计

本工程斜坡路基主要分布在沿山腰布设的地段，在路线纵向填挖交界处及一般斜坡路基横向填挖交界处，很容易出现路基开裂甚至滑移。为减少因不均匀沉降而引起的开裂和滑移，本项目采取了如下措施：

a）对所有自然边坡坡度大于1∶5的路段，均按要求挖台阶填筑，挖台阶后回填应严格按给定的压实度标准实施；

b）在路线纵向填挖交界处及横向半填半挖处设置了三层TGDG50土工格栅和一层玻璃纤维土工格栅（设在沥青面层内），单向土工格栅应先进行预拉，并用U型锚钉锚固；

c）为防止水对斜坡路基的影响，斜坡路基内设置纵横向排水设施。

2.5 路基边坡防护设计

①填方路段

填方路段防护设计如下：

a）填土高度小于4m时，边坡采用植草或铺草皮防护；填土高度为4m～6m时，边坡采用三维网植草防护；填土高度为6m～8m时，边坡采用拱形骨架植草防护；填土高度为8m～12m时，分两级边坡，两级边坡分别采用拱形骨架植草和植草防护；填土高度大于12m时，分三级边坡，上两级边坡采用拱形骨架植草防护，最下一级边坡视该级边坡高度采用植草或拱形骨架植草防护；

b）护坡道、土路肩、排水沟外侧至界桩范围均采用植草防护；

c）过鱼塘、水田、菜地路段采用M7.5浆砌片石铺砌护坡或护脚。

②路堑挖方边坡

路堑挖方边坡防护设计如下：

a）一般土质边坡和全风化、强风化边坡采用植草或铺草皮（边坡坡度缓于1∶1）、挂网植草、拱架植草防护；

b）弱风化、微风化岩质边坡除高边坡采用护面墙外，其余地段均采用喷混植生防护；

c）当采用护面墙时，边坡平台或碎落台种植爬山虎等攀爬植物；

d）碎落台处填筑30cm粘性土，其上植草或铺草皮进行绿化；

e）碎落台和边坡平台设置30cm厚的M7.5浆砌片石或喷射10cm厚的C20混凝土防护（岩石地段），并在边坡平台设置平台截水沟。

③挡土墙防护设计

挡土墙防护设计如下：

a）在边防公路、中天大道地段，由于直接放坡将侵占边防公路、中天大道，因此在路基右侧设置衡重式、重力式路肩或路堤挡土墙，墙身采用M7.5浆砌片石砌筑，墙底垫层采用C15片石混凝土，片石抗压强度不小于30MPa，墙面用M7.5砂浆勾凸缝；

b）挡土墙与排水沟之间的护坡道铺砌40cm厚的M7.5浆砌片石，片石上填筑30cm的耕植土，并间隔0.5m种植爬山虎。

3 软土路基处理设计

1）地基极限高度分析

一般软土地区路堤的极限高度为3m～5m。本工程软基主要分布在互通立交及山间洼地等地段。互通立交范围内软土一般为淤泥、淤泥质亚粘土，厚度一般在15m左右，物理力学性质极差；山间洼地地段软基主要分布在K22+650～K23+250、K38+210～K40+012、K43+360～K43+450段落，软基埋深从4.2m～12.9m不等，软基厚度为1.0m～9.5m；其余段落，如K45+550～K45+670、K46+440～K46+500、K47+280、K47+360、K47+550～K47+800，均存在埋深小于5m的软基，软土一般为淤泥质粗砂、淤泥质砾砂、淤泥质亚粘土。

极限高度计算方法如下。

均质薄层软土地基路堤极限高度为：

He=NS（CK/γ）

式中：He―――极限高度（m）

CK―――软土的剪粘聚力（kPa）

γ―――填土的容重（kg/m3）

NS―――稳定因素，与边坡角β和深度因素nd（nd=（H+d）/H，其中，H为填土高度，d为软土厚度）有关，可由相关图表查得。

均质厚层软土地基路堤极限高度为：

HE=5.52（CK/γ）

式中符号意义同前。

对于非均质软土地基的路基极限高度，由于非均质软土地基土层比较复杂，各层性质不同，其路堤极限高度需要用圆弧法计算确定。条件允许时可由筑堤试验确定。

对于有硬壳层的软土地基的路堤极限高度，当覆盖在软土层上强度稍高的表层上厚度>1.5m时，应考虑其应力扩散，减少地基沉降的效应，此时极限高度He为：

He=NS（CK/γ）+0.5H

式中：H―――硬壳层厚度（m）。

2）地基处理对策

根据分析结果和工期要求，软基处理方案如下：

a）软基深度超过12m或填土高度超过6.5m的桥头软基路段采用管桩托板+钢塑土工格栅处理，并进行超载预压，预应力混凝土管桩采用PHC桩，直径为30cm，壁厚8cm，管桩离心混凝土强度为C70，桩顶托板采用C25钢筋混凝土；管桩参数分别为：管桩单桩设计承载力要求达到400kN，复合地基承载力设计值为150kPa，钢塑土工格栅为CATT60-60钢塑土工格栅，钢塑土工格栅每延米抗拉强度不小于60kN，屈服伸长率不超过3%，宽度为4m～5m；

b）软基深度不超过12m或填土高度不超过6.5m的桥头、涵洞软基路段采用水泥搅拌桩+土工格室复合地基处理，并进行超载预压，水泥搅拌桩采用42.5#水泥，单桩设计承载力为120kN，复合地基承载力设计值为130kPa，土工格室采用100-400型，格室高10cm、宽40cm，要求格室片厚不小于1mm，格室焊接处结合力不小于1000N；

c）最终沉降量小于1.2m或填土高度不超过6.5m、沉降量较小时，采用塑料排水板超载预压处理，并设置1～3层土工格栅，当填土高度小于4m时，不设置土工格栅；

d）软基埋深不超过5m时，采用换填处理。

4 结语

总之，在公路工程中，软基都会给道路带来不同程度的危害，因此，软土地基处理设计质量直接影响到路基的基础承载力，也是保证道路建成后安全、高效运营的关键。实践证明，选用合适的设计方法处理软土地基，可以有效的解决出现的问题，为将来的施工实践打下了坚实的理论基础。

参考文献

[1] 潘元伟;浅析公路软弱地基的处理[A];土木建筑学术文库(第13卷)[C];2010年

[2] 李璀 黄建新;高速公路软土地基处理技术获突破[N];湖南日报;2008年

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。