奎屯河下游道路工程中软弱路基问题浅析及处理

奎屯河下游道路工程中软弱路基问题浅析及处理
发布时间：2021-01-25T15:29:45.253Z 来源：《基层建设》2020年第26期作者：杨军田
[导读] 摘要：我公司近期在奎屯河下游进行了道路工程地质工作，工作中发现存在软弱路基问题。

石河子市吉泰岩土工程有限责任公司石河子 832000
摘要：我公司近期在奎屯河下游进行了道路工程地质工作，工作中发现存在软弱路基问题。

针对工作区软弱路基问题，项目组对软弱土特征、软弱路基的处理进行专门研究，结合道路为线状工程的特点，提出软弱路基处理措施建议，经施工后检测处理效果良好。

关键词：软弱土；软弱路基；浅析；处理
一、软弱路基工程特性
软弱路基即道路持力层由软黏土、淤泥质土、淤泥、泥炭质土、泥炭等软弱土构成的路基，软弱土多为天然含水率高、孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低的细粒土。

工作区路基土基本形成于第四系全新世，即一万年以来，颗粒成分主要由奎屯河河水携带的悬移质粉粒、粘粒构成，形成时代短，土体固结沉降未完成，表现孔隙比大，进而呈现出压缩性大、抗剪强度指标小、灵敏度大，承载力小。

又由于该地层位于河道下游，细颗粒含量多，土体的渗透性小，又有上游地下水径流和地表水下渗补给，土体中水分散失少，天然含水率高，呈现饱和状态，往往大于液限。

工作区软弱土均由奎屯河冲洪积作用形成，属于冲洪积堆积物。

根据现场测试和室内试验，其主要特征是抗剪强度小、承载力小、天然含水率高、孔隙比大、压缩性大。

天然路基表现出物理力学性质差，不能满足承载力和变形要求，存在路基失稳、建筑物变形过大等问题。

在荷载作用下，出现较大的不均匀沉降，固结沉降稳定时间比较长。

二、软弱路基工程问题
据项目组现场调查，工作区软弱路基地段地表植被发育，芦苇、杂草丛生；地表高低不平，通行条件较差，行车困难。

根据现场勘探，地下水位多在0.5m～2.0m之间，土体呈饱和状态，密实度差，粉土、粉砂多呈呈稍密状，黏土多呈可塑—软塑状。

进行勘探钻进时速度极快，常伴有缩孔现象。

钻机、运输车辆等重型设备进行作业时，常发生“陷车”情况，砂砾石铺垫后，碾压时出现“橡皮土”现象，犹如水中行船。

已建好道路路面高低不平，行车时颠簸现象严重。

工作区软弱路基表现出物理力学性质差，基本不能满足承载力和变形要求，软弱路基地段存在路基失稳、构筑物变形过大等问题。

三、软弱路基处理方法
道路工程属于线状工程，处理方案需要结合路基、构筑物及工作区地形地貌、地层结构、土质条件、地下水特征、环境情况等条件综合考虑。

项目组最终结合桥涵工程和路基工程，结合现行规范及设计思路，建议设计方及施工单位分别采用砂石桩法和换填法、土工合成材料加筋法处理方案。

1.砂石桩法，根据路基处理相关规范，砂石桩法适用于挤密松散砂土、粉土、黏性土、素填土、杂填土等。

该方法是通过砂石桩置换或增强原桩位处的软弱土体，形成由路基土和竖向增强体组成复合路基，共同承担顶部荷载，减少变形，减弱或抵消液化和震陷。

另外复合路基又能加速土体排水固结，提高路基承载力和降低压缩性。

项目组进行现场检测和室内试验，路基土的抗剪强度指标基本符合砂石桩成桩条件，本地区碎石、砂石料等材料满足成桩材料要求，且采购和运输比较适宜。

试验桩成桩后，经项目组检验，砂石桩复合路基的物理力学指标满足该等级公路桥涵工程的承载力和变形、稳定性要求，达到路基处理的预定目的。

最后试桩结果，项目组建议在涵洞处处拟采用砂石桩进行路基处理，桩长根据勘察资料进行选取，桩径建议根据现场测试，选用1.0m ～1.5m之间，桩间距取1倍桩径。

2.换填法，适用于淤泥、淤泥质土、湿陷性黄土、素填土、杂填土的浅层处理。

该方法是将路基处理范围内的软弱土层部分或全部挖去，然后分层换填强度较大的砂、碎石等，夯压密实作为垫层，形成双层路基，改善土体压缩性，提路基承载力，减小路基变形。

换填法处理路基的机理是将换填垫层作为路堤的持力层，利用基底附加应力在换填垫层中向下扩散时应力不断减小，选择合适的垫层厚度，达到软弱下卧层顶面所受的压应力不大于其容许应力的目的，减小基础的沉降量，并能加速路基土排水固结。

换填法中换填材料要求性能稳定、无侵蚀性、强度较高，换填材料可用粗砂、级配良好砂石、灰土、素土、石屑或煤渣。

通过研究学习换填法的适用范围、处理材料和处理机理，结合工作区地质特点，建议软弱土厚度小于1.5m全部挖除，大于2.0m时处理厚度为1.5m～2.0m。

试验路段经项目组检验，换填法处理道路物理力学指标满足该等级公路的承载力和变形、稳定性要求，达到路基处理的预定目的。

3.土工合成材料加筋。

加筋法是在人工填土的路堤中置入土工合成材料，利用土工合成材料的抗拉性能来改善土体特性，通过土工合成材料与土体之间具有足够的相互作用力，能起到抗拉、抗压、抗剪、抗弯的作用，从而提高路基承载力，增加路基稳定性并减少路基沉降。

土工合成材料加筋的作用机理是软弱路基铺设加筋垫层，保证路基基底连续完整，约束加筋范围内路基土的侧向变形，协调路基的应力分布。

具体作用有：①扩散应力，加筋垫层刚度较大，增大应力扩散角，有利于路基中荷载扩散，降低垫层底面应力；②调整不均匀沉降，加筋垫层加大了压缩层范围内路基的整体刚度，调整路基不均匀沉降的能力增强；③提高路基土的抗拉和抗剪强度，防止垫层被拉断裂和剪切破坏、保持垫层的完整性、提高垫层的抗弯刚度；④增强路基稳定性，加筋垫层整体上限制了路基土剪切、侧向挤出及隆起。

根据相关规范，用作加筋的土工合成材料须具有抗拉强度高、延伸率低、徐变性小特点，故根据工程需要，由涤纶、尼龙、腈纶、丙纶等高分子化合物，加工成具有弹性、柔性、高抗拉强度、低延伸率、抗腐蚀性、抗老化性和耐久性的各种类型的产品。

道路工程中主要采用土工格栅、土工格室、土工垫、土工带、土工网、土工织物及其他土工合成材料等。

通过研究学习土工合成材料加筋法的适用范围、作用机理和加筋材料、垫层材料，结合工作区地质特点，建议软弱土层深厚路段采用土工合成材料加筋，处理深度为2.5m，处理宽度为路面宽度加2倍处理深度，垫层材料采用继配良好的砂砾石。

根据地质建议，设计和施工单位进行预压试验。

经检验土工合成材料加筋法处理段落的路基满足承载力和变形、稳定性要求，达到路基处理的预定目的。

四、结语
我公司在奎屯河下游软弱路基进行了工程地质勘察、原位测试和土工试验，查清土层分布和软弱土的物理力学性质，正确地进行设计
处理，选取了合理的路基设计方案，经施工后检测，效果良好。

本文对软弱路基处理工作过程进行归纳总结，希望同行在今后类似工程中得以借鉴，确保工程质量。

参考文献
1.公路软土路基路堤设计与施工技术细则（JTG/T D31-02-2013）.北京：人民交通出版社，2013
2.公路路基设计规范（JTG D30—2015）.北京：人民交通出版社股份有限公司，2015
3.公路桥涵路基与基础设计规范（JTG 3363—2019）.北京：人民交通出版社股份有限公司，2019
4.公路工程地质勘察规范（JTG C20—2011）.北京：人民交通出版社，2011
5.公路土工合成材料应用技术规范（JTG/T D32—2012）.北京：人民交通出版社，2012。