关于城市道路设计中对地基处理的技术应用

    薛俊宽

    

    摘 要：本文以工程设计为例，通过对强夯法，换土垫层法，预浸水法，化学加固法等几种常见软基处理方法进行论述，本着经济合理可靠的原则对湿陷性黄土与潮湿路基进行方案比选。

    关键词：地基处理;湿陷性黄土;潮湿路基;设计

    文章编号：2095-4085（2020）04-0042-02

    太原位于山西省境中央，华北地区黄河流域中部。东，西，北三面环山，中，南部为河谷平原，整个地形北高南低呈簸箕形。山西综改示范区位于太原市区南部，汾河东岸，晋中盆地北端。

    1 工程概况

    在工程设计过程中，以山西转型综改示范区汾河东岸地质情况为依据，结合道路等级，规模，内容等情况对地基进行处理并加以整理。本文以化章街工程为实例进行论述。

    1.1 地质条件

    根据勘探地层情况，场地土在勘探深度内主要由新近沉积的填土与粉土，粉质粘土和砂类土等构成。现将岩土构成与工程特性叙述如下。

    第①层，杂填土（Q2ml4）。

    杂色，主要由砖块、碎石等建筑，生活垃圾组成，以粉土，粉质黏土填充，结构松散，为近年堆填，呈欠固结状态，均匀性差。

    第①1层，素填土（Q2ml4）。

    褐黄色，表层为耕土，岩性由粉土组成，含云母，

    氧化铁铝，煤屑，砖屑，植物根系等，摇振反应中等，韧性低，干强度低，具中压缩性，均匀性差。堆填时间2年～3年。

    第②层，黄土状粉土（Q1al+pl4）

    褐黄色，湿，稍密～中密，含云母，氧化铁铝，煤屑等，夹大量粉质黏土薄层，软塑状态，摇振反应迅速，韧性低，干强度低，具高～中压缩性。

    第③层，粉土（Q1al+pl4）。

    褐黄色～褐灰色，湿，稍密～中密，含云母、氧化铁铝，煤屑等，夹大量粉质黏土薄层及粉细砂层，摇振反应中等，韧性低，干强度低，具中压缩性，属黏质粉土。

    第④层，粉质黏土（Q1al+pl4）。

    褐黄～褐灰色，含云母、氧化铁铝、煤屑等，夹有粉土、粉细砂薄层，可塑～硬塑状态，无摇振反应，稍有光滑，干強度中等，韧性中等，具中压缩性。

    1.2 地基性质评价

    1.2.1 路基土承载力

    岩土层主要力学参数见表1。

    1.2.2 路基土的湿陷性分析

    K0+000～K0+480，K0+580～K1+400段第②层具有湿陷性，类型为非自重湿陷，等级为Ⅰ级（轻

    微）湿陷，其余为非湿陷性土。

    1.2.3 路基土的干燥状态

    由土工试验知，拟建道排场地K0+480～K0+580段地表和地表以下一定深度范围内土体含水量较大，建议路基土的干湿类型按潮湿～过湿考虑。

    2 地基处理方案

    2.1 常见地基处理方法

    2.1.1 强夯法

    强夯法又称动力固结法，通过重锤下落对土基施加瞬间巨大的冲击压力，黄土间的结构颗粒发生移动，小颗粒填补进大颗粒间的空隙，从而达到增大土质密实度的效果，降低压缩变形，提高路基强度。适用于杂填土，素填土，碎石土，砂土，湿陷性黄土，低饱和度粉土和黏性土。处理深度可达40m，一般处理湿陷性土层厚度为3m～6m，不宜超8m。施工简单，效率高，工期短，质量较明显。不过随着重锤持续冲击，实际的夯实深度并不会与夯击重量和次数增加呈正比，反而呈反比。强夯的振动可能会对周围环境造成不良影响，需考虑周围的环境因素。

    2.1.2 换土垫层法

    将路基范围内的软弱不良土挖除，回填抗剪强度高，压缩性较小的岩土材料，如灰土，石渣，中（粗）砂，碎（卵）石等，分层夯实后形成双层路基。垫层能有效扩散基底压力，提高地基承载力，减小沉降。实践表明，经过换填处理的黄土路基湿陷性速率和湿陷量大大减少，一般表土垫层的湿陷量减少1cm～3cm，而灰土垫层的湿陷量往往小于1cm。垫层法对地下水位以上湿陷性黄土路基的处理层厚度在1m～3m。采用灰土垫层处理法，可同时提高垫层土的承载力及增加路基的稳定性。

    2.1.3 预浸水法

    利用黄土浸水后产生自重湿陷的特性，消除黄土土层的自重湿陷性，适用于处理土层厚度大于10m，自重湿陷量计算值不大于500mm的黄土路基，若预浸水法处理后，浅层黄土仍具外荷湿陷性，还需做其它处理措施。

    此法耗水量大，工期长，一般需比正式工期提前半年到一年进行，浸水前沿场地四周修土埂或下挖50cm，并设置标点以观测湿陷变形，湿陷性变形的观测应到湿陷基本稳定为止。但对于水资源困乏地区，不易采用预浸水法。

    2.1.4 化学加固法

    通过注入水泥或化学浆液的措施，经过化学反应生成胶凝固物质，以增加土颗粒之间的连结，提高路基的力学强度，进而达到一定承载力，减小沉降，增加稳定性，防止渗漏。常用的有注浆法和水泥土搅拌法。

    2.2 本项目方案比选

    2.2.1 湿陷性黄土段路基

    强夯法适用范围广，施工快速，效果显著，造价低廉，但由于项目区北侧为住宅小区，南侧绿化带下新建成管廊设施，对施工振动比较敏感，为防止振动对建筑结构物带来损坏，放弃本处理法。

    本项目工期紧张，放弃采用预浸水法。

    垫层法适用于各类软弱不良土地基，能有效扩散基底压力，显著提高地基承载力，减小工后沉降。

    经综合比选，采用换填处理方式。

    填方段清表压实后，先回填60cm的6%石灰土，分层压实，然后采用40cm双层土工格栅包裹6%石灰土分层回填，最后填筑路基填料至路床顶面，处理范围为道路坡脚外1m。

    挖方段路床往下超挖100cm，压实后先回填60cm6%石灰土，分层压实，然后采用40cm双层土工格栅包裹6%石灰土分层回填至路床顶面，处理范围为道路红线外1m。

    2.2.2 潮湿～过湿段路基

    该段路基位于农田，地势低洼，受以前农田灌溉渠影响，地表土常年处于潮湿状态，采用传统的晾晒无法在短期内取得理想效果，而水泥土搅拌法之类的化学加固每平米造价较高，且需专业施工队伍与设备，工期长（需检桩）。经综合比选，采用换填处理方式。

    该段路基全断面往下超挖120cm（含清表），压实后回填60cm片石，上铺设20cm厚级配碎石找平层，最后采用40cm双层土工格栅包裹6%石灰土分两层压实回填，以隔绝地下水及毛吸水对路基的危害。

    3 结 语

    在道路设计过程中，软弱路基处理属于常见问题，路基沉降大，不均匀会引起行车不舒适，甚至可能引发安全事故。随着现代工程科技的发展，多种软基处理技术在实际工程中得以应用推广。不同处理方法有其各自特点，应根据地基条件（地勘资料），道路条件（道路等级，道路性质，填挖高宽度，项目位置），施工条件（工期，材料，作业环境）等诸多因素，本着因地制宜，经济合理的原则选用处理方法，是地基处理技术运用的关键。

    参考文献：

    [1]王施.预浸水法、强夯法在地基处理中的应用[J].科技传播，2010，（16）.

    [2]邱良丰.湿陷性黄土路基的处理方法[J].农业科技与信息，2008，（06）.