城市道路低填路段湿软地基路基设计

摘要：城市道路路基高度基本与周围地块持平，填土高度较小。对于地下水埋藏浅，浅层分布软土的路段，其路基填筑方案以及软基处理是城市道路工程建设中的一个重要课题。通过对盐城市范公路地面式快速路路基设计分析，在保证路基沉降、强度、水稳定性满足要求的前提下，提出了技术可行、经济合理的处理方案，为类似工程的设计和优化提供了新的思路。

关键词： 城市道路 低填反挖 湿软地基 路基设计

Abstract: urban road embankment height with the surrounding land basic flat, filling height is small. For groundwater buried shallow, shallow distribution sections of soft soil, the subgrade filling program and the soft foundation treatment city road project construction is an important subject. Through to the yancheng city highway subgrade ground type fan expressway design analysis, ensure embankment settlement, strength, water stability under the premise of meet the requirements, and put forward the feasible in technology, economic and reasonable scheme, for similar project design and optimization provides new ideas.

Key words: the city road low fill in the soft roadbed design dig foundation

中图分类号： U412.37文献标识码：A文章编号：

1 概述

由于地面式快速路受设计标高限制，路基填土高度较小，设置路面、路床、基底压实度过渡层等结构层后一般需反开挖。而盐城地区地势低平，地下水、软土埋藏浅，反开挖后土体呈流塑、软塑状态，基底湿软，回弹模量低，施工困难。如不采取适当措施，路基压实度、强度均达不到设计要求。

考虑到城市快速路工程具有重要的经济文化意义，道路不仅应具有安全、高效、快捷的运输功能，还应具有美观、舒适的使用条件。针对项目地质特点，遵循因地制宜、合理选材、方便施工、利于养护的原则，结合盐城本地条件与实践经验，对路基路面进行综合设计，重点分析路基填筑、软基处理方案，以达到技术可行、经济合理、安全适用的目的。

2 地质情况

勘察揭示：本路段通过地区为滨海平原工程地质区，主要软土层位1-2层、1-4层、2-4层及3-4层软土。

其中1-2层软土基本全线分布，仅在部分地段缺失，土性为淤泥、淤泥质粉质粘土（粉土），灰褐色～灰色，流塑，土质不均，局部地段夹粉砂、粉土薄层，具高孔隙比，高压缩性。厚度变化较大，一般厚度5～15.3m。

图1地质剖面图

1-2层软土主要指标见下表

表1软土指标表

项目区域地面标高一般为1.8～2.4m，地表水系发育，地堪揭示地下水位埋藏很浅，一般深度为0.8~1.2m。

3 路基填筑方案

公路路基设计规范中明确要求必须采取防止地面水和地下水浸入路面、路基的措施，以保证路基的强度和稳定性。设计宜使路基处于干燥或中湿状态。

本项目地面式快速路受设计标高限制及地下水影响，大部分路基处于潮湿状态，部分路基处于过湿状态。对于地下水位较高，基底软弱的低填方路段，基底及路床填筑方案结合路基干湿类型拟定，根据《公路沥青路面设计规范》(JTG D50-2006)中表F.0.1，路基干湿类型的判断标准如下表：

表2路基干湿类型的划分标准(Ⅳ1a；粉性土)

其中：H0为临界高度，为路床顶面距地下水位或地表积水位的最小高度。

结合范公路快速路路面设计要求，路基回弹模量值要求不小于40MPa。根据项目区域宁靖盐高速公路建设经验，当路基处于干燥、中湿状态时，路床采用6％石灰土填筑能满足其强度要求。

当路基处于潮湿、过湿状态时，拟采用水稳定性高的碎石填料填筑。由于盐城本地石料需外购，采用碎石填筑成本较高，故优先考虑路床采用部分换填碎石材料的方案。现行规范中对于石料的填筑高度标准没有明确规定，结合我院在阿尔及利亚东西高速公路工程中的建设经验，对于洪水淹没区、潮湿区路段，应采用对水不敏感石料填筑至水位以上至少50cm处，方可确保路基的强度和水稳定性。

结合表2中潮湿、过湿路基划分标准，对于潮湿路段，下路床40cm采用碎石垫层换填，其换填顶面可确保高于地下水位50cm以上，这样上路床40cm仍采用6％石灰土填筑；而对于过湿路基，路床全部采用碎石填筑。不同干湿类型下机动车道路床填筑方案如下表：

表3不同干湿类型下机动车道路床填筑方案

项目区域防洪水位为1.7m，考虑0.5m安全高度后，范公路纵断面按道路路幅范围内不低于2.2m控制。根据地下水位埋深情况，过湿路段路面底基层采用级配碎石填筑后，其路面结构将不受地下水位影响。

4 基底处理方案

4.1 处理方案

地堪资料揭示，本项目全线均分布软弱土层，软土层顶面埋深一般为0.6～2.0m，主要为淤泥质粉质粘土，局部路段分布有淤泥层，且稳定地下水位较高，一般深度为0.5～1.0m。由于本项目地面式快速路纵断面均较低，对于低填、零填等反开挖路段，基底湿软，在工后沉降满足要求的路段，地基处理方式主要从满足基底承载力要求、控制路基不均匀沉降考虑。

软基处理设计方案一般根据区内的地形、地基土质的物理力学性质、地下水位埋深、地基承载力、路堤填筑高度、填筑材料性质、荷载大小、稳定安全系数、容许变形值、加固深度、周围环境条件、施工工期、施工技术条件和经济指标等因素采用不同的处理方式。

当软土厚度相对较小，低填路段工后沉降较小时，采用换填法进行处理，可大量节省造价。本项目软土较薄路段淤泥质粉质粘土厚度一般在4～6m，全部换填工程量较大，拟采用部分换填方案，对几种常用换填法进行比较，如下表：

表4换填法处理浅层软土方案比较表

由于本项目基底湿软，换填石灰土施工难度大，处理效果也不理想。若采用碎石、片石换填，换填厚度小时，处理效果难以达到要求，换填厚度大时造价又较高，同时部分换填无法保证路基整体性，难以控制路基不均匀沉降。

结合地下水、地基土性质特点，本项目更适合采用换填水稳定性好的加筋垫层，推荐高强度土工格室+砂砾垫层的换填方案。

土工格室是一种采用高强度聚乙烯片材，经超声波焊接等方法连接,展开后呈蜂窝状的三维立体网格结构材料,属于特种土工合成材料。与砂砾填料共同构成较高加筋强度的垫层。这些垫层设置后，可以加固道路的路基，其最大的特点是可以完成岩土工程中常规方法难以处理的多种疑难问题，如桥头跳车、软基沉陷(整体沉陷及不均匀沉陷)、翻浆等。土工格室具有材质轻，耐磨损，耐老化，耐化学腐蚀，适用温度范围宽，拉伸强度高，刚性、韧性好，抗冲击力强，尺寸相对稳定，运输方便等特点。在施工中连接简单易行，施工方法简单，从而简化了施工工序，提高了施工速度。

图3设置土工格室垫层后

高强度土工格室采用高度200mm，焊距400mm。砂砾垫层厚度取60cm，用砂含泥量不得大于5％，不含有机质、垃圾等杂物，宜采用级配良好、最大粒径不超过3cm的中粗砂。

采用本方案处理后，道路总体沉降量减小，基底整体强度大大提高，设置垫层后，反开挖段路床底可不设置压实度过渡层，直接填筑路床。

4.2施工工艺

土工格室+砂砾垫层处理方案在铁路工程中已得到广泛应用，本项目砂砾垫层一共分为3层，其施工流程如下：

施工准备平整场地铺第1层砂砾垫层铺土工格室填充第2层砂砾铺第3层砂砾垫层路基施工。

具体步骤如下：

1、做好路基临时排水设施，清除原地面表层种植土、草皮、草根等杂物,反挖至基底设计标高,用轻型压路机进行碾压整平并做成不小于1%的路拱。

2、铺设第1层厚0.15ｍ砂砾垫层,并用人工夯实整平,并做成与路拱横坡相同的坡度。

3、以路线中心为轴线展铺土工格室,片板垂直路线,沿路线纵向拉伸并拉直、绷紧、展开方阵,满足要求后,在周边网眼中间隔用钢钎锚固以固定方阵,防止回缩变形。每个方阵前后左右间应按设计连结牢固,连接强度不低于设计容许强度。

4、从两边向中间人工抛填砂, 并用人工夯实整平,高于格室顶10cｍ后方可轻型压路机进行碾压,格室内砂砾应达中密以上。

5、铺设第3层15cm砂垫层,采用振动压路机进行碾压,并形成向两侧2%的横坡。

6、砂砾垫层厚度达设计要求后,进行上部路基的施工。

6 结语

城市道路路基填土高度低，在地势低平路段路基难以避免受到地下水影响，可以通过判断路基干湿状态，以对水敏感性填料高于地下水位不小于50cm为控制原则，进行路基填筑方案设计。从而保证路基的强度和水稳定性。

地面式快速路低填反挖路段，当软土厚度薄、埋深浅时，路基总体沉降量较小，宜采用浅层部分换填法处理。由于反开挖后基底湿软，处理时主要以控制路基不均匀沉降为原则，同时需考虑施工便捷等因素。砂砾垫层+高强度土工格室方案可以极大的改善基底湿软带来的系列问题，提高路基整体强度，协调路基不均匀沉降，减小路基总沉降，处理效果良好。

本文通过对盐城市快速路工程中地面式快速路湿软地基填筑方案和基底处理设计的实践，介绍了在这种特殊地质条件下城市道路路基的设计方案。为类似工程的设计和优化提供了新的思路。

参 考 文 献

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注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。