软土地区的公路路基设计研究

张驰

摘要：新形势下，我国公路工程快速发展，不仅工程项目增多，而且技术要求提高。其中，路基设计是一个重点，直接关系到施工质量。本文首先指出软土地基的特点和公路路基设计原则，然后介绍了软土地区公路路基的设计方法，最后总结了软土地基的处理措施，以供参考。

关键词：软土；公路工程；路基设计；原则；处理措施

软土就是强度低、压缩量高的软弱土层，常见如淤泥、淤泥质土、部分杂填土和充填土等[1]。该类土层的沉降量大，如果处理不当，会对公路的施工和使用带来不利影响。在软土地区，如何设计公路路基、如何处理软土层，成为施工人员关注的重点。以下结合个人实践进行探讨。

1．软土地基的特点和公路路基设计原则

1.1软土地基的特点

分析软土地基的特点如下：①压缩性高，孔隙比和含水量大，无法达到稳定状态；②透水性低，不利于排水固结，建筑物的沉降时间长；③抗剪强度小，必须在施工现场进行原位试验，以确定施工技术参数；④触变性，在外界扰动下，土层结构破坏，会变成稀释状态；⑤流变性，受到荷载作用，土层的变形明显，长期强度值低于瞬时强度值。

1.2公路路基设计原则

第一，因地制宜。公路工程遇到软土地基，应该结合地质、水文条件，综合分析填土高度、沉降值、填筑材料、工期、环保要求等，来选择合适的处理方案，既能提高施工质量，又能减少对土层环境的影响。

第二，安全可靠。实践证实，软土路基如果处理不当，不仅会留下施工隐患，甚至会造成滑坡、坍塌等事故。设计公路的路基时，既要保证安全可靠，又要合理控制成本，确保路基的长期稳定性。具体设计时，应将技术可行性、经济可行性相统一，实现设计的最优化。

第三，方便施工。对软土地基进行处理，首先应该掌握土层的性质，确保施工方案顺利实施。在设计和施工前，要合理配置资源，规划堆放场地，确定桩机位置，并制定工期控制措施。在一个标段内，如果软土地基长度小，应采用一种处理方案；如果软土地基长度大，可以尝试两种或多种处理方案[2]。

2．软土地区公路路基的设计方法

2.1柔性复合桩

在公路工程的复合桩基中，长径比、柔性指数、相对刚度K的计算是：

式中n代表桩基土的应力比，m代表置换率，P代表复合地基的平均荷载密度。如果复合桩基是柔性，利用应变理论计算桩土的应力比，数值一般在3-6之间；利用桩身压缩模量、进入下层土的沉降变形量，来确定加固区的压缩量。

2.2刚性复合桩

刚性复合桩以CFG桩、钢筋混凝土桩为代表，近些年随着我国交通运输行业快速发展，对公路工程的沉降值要求更严格，例如在沿海地区，多采用管桩。刚性复合桩的设计，多是提高容许承载力指标，来增强公路结构的稳定性。因此，设计关键是计算加固区的沉降量，以复合模量法为例，应该确定天然地基压缩模量，计算复合土层的压缩模量，将桩土应力比控制在20-100之间[3]。

2.3确定设计参数

软土路基的参数选择，直接影响公路路基的设计质量，必须结合现场实际情况，并进行多次试验检测。就目前而言，软土路基的设计参数，主要是压缩性、力学强度两个，可采用原位测试法，例如十字板剪切试验、静力触探试验等，计算出承载力、抗剪强度等指标。在路基设计中，参数主要包括：①通过原位试验、室内试验，确定软土的物理力学性质；②绘制e-p曲线、Es-p曲线，掌握沉降量的变化规律，严格控制误差；③分析路基稳定性，结合快剪、固结快剪、试验结果等，最终确定设计参数和方案。

3．公路软土地基的处理措施

3.1沉降计算

计算路基沉降量时，采用分层总和法计算主固结，并利用沉降系数进行修正。在路面的设计使用年限内，路基出现残余沉降即为工后沉降，要求是：一般路段在30cm以内，填石路段在20cm以内，涵洞或通道和路基相邻部位在20cm以内，桥台和路基相邻部位在10cm以内。计算路基的稳定性时，采用有效固结应力法，利用土体的快剪指标或固结快剪指标，要求稳定性安全系数Fs达到1.2以上；如果考虑到地震作用，稳定系数Fd达到1.15以上[4]。

3.2预压高度

公路路基施工期间，为了加快地基的固结速度，尽量完成沉降，一般路段可采用等载预压法。对于填土高度小、固结速度慢、桥头、涵洞、沉降量超过1.5m的路段，则采用超载预压法，将超载高度控制在1-2m之间；复合地基路段、其他路段，超载预压高度控制在0.5m左右。

3.3技术要点

对软土路基进行处理时，应分析地质水文、软土厚度、路基荷载、工期、沉降稳定要求等指标，兼顾技术性和经济性，施工技术要点如下：①浅层软土的深度在3m以内，可采用换填法，将压实度控制在90%以上。该技术方案的处理范围小，土层换填量小，因此方便施工，具有良好效果。针对较厚的局部软土，可以调整处理深度，换填材料选择素土、透水材料；有排水需求时，设置明沟或盲沟实现基底排水。②软土深度在3-5m之间，如果范围小、位于陡坡上，可采用换填法；其他部位则可选择预压法，或使用复合地基。③软土深度在20m以内，填土高度在8m以内，可采用袋装砂井+堆载预压法；为了提高路基的稳定性，可设置2-4层土工格栅。其中，袋装砂井的间距控制在0.9-1.3m，要求穿透软土层。④填土高度超过8m的路段，以及涵洞、桥台等路段，如果软土深度在5m以内，则和相邻路基采用相同的处理方法；如果软土深度在5-15m之间，采用水泥搅拌桩进行处理；如果软土深度超过15m，采用预应力管桩处理。

3.4施工标准

第一，填筑施工时，依据观测值确定填筑速度，其中路基中心的沉降速率，复合地基部位控制在每天8mm，堆载预压部位控制在每天15mm；坡脚处的侧向位移，复合地基部位控制在每天5mm，堆载预压部位控制在每天8mm。第二，反开挖施工时，要求连续3个月的沉降速率，控制在每月3cm以内，才能进行反开挖，并对涵洞、桥台、通道等进行施工。第三，施工期间，还要监测沉降值、孔隙水压力，预埋测斜管，将偏差控制在允许范围内，提高路基稳定性。

结语：

综上所述，软土地基比较特殊，该部位设计公路路基时，应遵循因地制宜、安全可靠、方便施工的原则。文中以柔性复合桩、刚性复合桩为例，介绍了软土地区公路路基的设计方法，总结了软土处理措施。希望为实际工程提供经验借鉴，促进公路路基施工顺利完成。

参考文献：

[1]张小峰.软土地区公路路基设计及地基处理方法应用研究[D].陕西:长安大学,2018.

[2]金伟,李云囝.浅谈公路路基路面设计中软基的处理技术[J].建筑工程技术与设计,2018,(35):2075.

[3]张杰.浅谈公路工程中软土路基设计及施工阶段的标准[J].黑龙江水利科技,2018,46(3):65-66.

[4]张新武.探析高速公路路基设计及软土地基处理[J].商品与质量,2017,(52):131.