浅谈公路软土地基路基设计

浅谈公路软土地基路基设计

发表时间：2019-08-06T17:04:08.233Z 来源：《防护工程》2019年9期作者：魏明全

[导读] 软土地基处理水平是影响道路使用寿命的一大重要因素。本文从实际出发，对软土地区公路路基的勘测和设计方法展开论述，望可以起到参考作用。

青海蓝图公路勘测设计有限责任公司 810000

摘要：软土地基处理水平是影响道路使用寿命的一大重要因素。本文从实际出发，对软土地区公路路基的勘测和设计方法展开论述，望可以起到参考作用。

关键词：软土地基；路基设计

一、地区的选线原则

软土地区的公路选线尤为重要，应尽可能选择范围窄、土层薄的地段，且尽可能保证路段靠近山丘或者地势较高的地方，这些地段取土条件较好，有助于后期的施工。除此之外还需注意线路要尽可能远离河流，绕过封闭或半封闭的洼地。总之，路段选择所需考虑的因素较多，既要考虑地下水位、桥涵、又要对软土地基情况进行了解。因此这对决策者提出了较高要求，必须具备较多经验，在对现场数据牢固掌握的前提下，才能做到统筹兼顾，选线科学。

二、软土路堤的临界高度稳定分析

（一）路堤的临界高度

在天然地基上不做特殊处理, 路堤所能填筑的最大高度称临界高度, 当路堤设计高度超过此极限高度时, 路堤或地基就必须加固处理, 以保证正常使用。一般软土地区路堤的极限高度为3 m～ 5 m 左右。均质薄层软土地基路堤极限高度的计算:H e =N s (C k / γ)。其中, H e 为极限高度, m;C k 为软土的快剪粘聚力, kPa;γ为填土的容重 , kN/ m 3 ;N s 为稳定因数, 与边坡角 β 和深度因数 n d有关, 可由相关表格查得。均质厚层软土地基路堤极限高度:H e =5.52(C k / γ)。其中, 符号意义同前。非均质软土地基的路基极限高度。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。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大于 1.5 m 时, 应考虑其应力扩散, 减少地基沉降的效应, 此时:H e =N s (C k / γ)+0.5H。其中, H 为硬壳层厚度, m。

（二）路堤稳定性分析

稳定性分析方法有很多种, 如简单条分法、毕肖普法、宫川法、复式圆弧滑动面法、塑性区平衡法、有限元法等。毕肖普法计算简单、精度较高, 但公式中包含了孔隙压力这样一个参数, 使人望而生畏;宫川法对于估算极限填土高度有一定的作用, 但真要用之作为设计的依据,其应用范围就受到了限制;复式圆弧滑动面法, 在特定的情况下才会应用;塑性区平衡法没有塑性区大小和安全系数的唯一关系, 应用不多;有限元法试验和计算的工作量比较大, 一般不采用, 目前应用较多的还是简单条分法。

三、软土地基处理方法

（一）垫层处理法

垫层处理法是常见的软土地基处理法，一般是在软、湿地基上铺0.3m到0.5m厚度的排水层，这样做能够促进软湿地表面的固结。而且还需再软土层面进行排水砂层的铺设，这样可以大大增加排水层面积，能够大大提高路面稳定性。排水砂层对于基底应力分布一般不会产生较大影响，但它可以加速沉降的速度，实用性较强。垫砂层也不是适用于所有路面一般适用以下范围：路堤高度小于极限高度2倍之内，软土层厚但排水条件好、砂源丰富的地质情况。值得注意的是碎石与渣垫层铺设厚度一般控制在0.35米左右，且铺设单层或双层织物或土工网络，这样做的主要目的是提高地基承载力，进而将地基沉降量降到最低。

（二）反压护道法

在实际施工中有时会出现由于填土使土基产生的滑动破会不达要求，这时一般会采用方路两侧一定宽度范围平衡反压填土的方法。这种方法虽能够保证填土稳定，但很明显会导致用地宽度会大大增加，因此应事先进行土方的准备。它的局限性也就代表着在用地困难、土地征费较高的地方很难开展，因此这种方法大都是当作一种出现非常特殊情况例如滑坍填出现时采取的一种应急措施。

（三）强夯法

路基加固的强夯法主要是利用机械设备对地基进行压实处理，以此来提高地基的承载强度。强夯法还可称为动力压实法，主要施工的机械设备以重锤为主，利用自由落体的原理来压实地面基础土层，强夯法适用的地基范围较广，其中主要以砂土、碎石土、粘性土、杂填土为主，通过提高土层的强度，降低压缩性来改变土层的成分，例如：粘性土层经过强夯法压实后，其水分含量明显减少。所以强夯法比较适用于土层较为湿润，且液化程度较高的路基。

（四）排水固结法

软基处理的排水固结法是通过路基承载负荷来排出土层中的水分，同时减少了孔隙，加大了土层的密度，产生固结变形的现象。在实际施工中，随着水分的流失压力不断的增强，土层增加了有效应力，提前完成了沉降，这对铁路路基施工来说是非常有益的。一般排水固结法是由加压系统和排水系统两部分组成，在软土路基的处理上两者是不可拆分的，在高填土路段，施工中可采用路堤填土进行加压，低填土路段就需要利用堆载预压来完成土层的固结。

（五）钢盘混凝土桩网

铁路工程中常用的钢筋混凝土桩网复合地基，一般由以下几个部分组成：首先是对路基的上部进行填土施工，并通过加筋垫层进行加固，通常由两层双向土工格栅及碎石垫层组成，其次是钢筋混凝土桩的加固，一般桩身采用C25钢筋混凝土现场灌注，桩间距2.5~3.0m，且桩顶设桩帽，桩土加固区下卧层。铁路工程中常采用钢筋混凝土桩网复合地基加固深度超过20m、填方高度超过4m的路堤软土地基。

四、软土地基沉降控制的关键因素

软土地基沉降的控制工作是一项系统性的工程，其中包含着现场的地质勘察、工程的技术设计、施工工艺的分析，通过各环节的调查分析才能有效的控制软土地基的沉降。

（一）地质勘察

软土地基施工前一定要对工程所覆盖范围的土层进行细致的地质勘察，并分析计算设计参数，以满足列车行驶的需求，参数的选取一定要与沉降系数结合，估算出准确的沉降数据，为地基的加固提供理论依据。同时要利用地质勘探手段来查明软土的土层结构、空间分布、地质特点，特别是在不同环境和条件下的变形状态。设计参数还要与土工试验相结合，找出适合软土路基的施工方法，为铁路路基施工提供安全保障。

（二）施工后的沉降观测

铁路软土地基施工后还要注意土层的沉降观测，这是软土地基施工的特点，同时也是铁路安全行驶的重要保障。一般地基沉降分为两种，一种是地基自身的固结沉降，另一种是地基承受荷载后的变形沉降。自身的固结沉降依据规范要求其沉降高度为路堤高度的4%，变形沉降以铁路运行的荷载实际情况为准，一般软土地基的变形沉降较为严重，平均值为35cm。所以在软土地基的处理上一定要把沉降因素考虑到施工内，而且为了增大其承载力，在反滤层上还增铺了一层单向土工格栅，铁路路基是柔性基础，其沉降通过日积月累，会逐步变大，特别是货运铁路线上，钢轨接头处的病害会更明显。因此，在铁路列车正式运营后必须进行经常维修和定期维修，同时加强路基养护的沉降观测。路基施工的沉降观测，是一项非常必要和及时的工作，因为我国大部地区的软土地基较为复杂，往往有很多事先估计不到的因素，在施工中加强观测有利于我们判断地基的稳定状况，决定安全的施工速率，保证路基工程的使用效果，观测方向以路基坡脚外的侧向变形和高程变化。施工前事先在路基坡脚外3～12m范围内，顺线路方向埋设3～5排观测桩，施工期间定时用经纬仪测量桩的侧向位移，用水平仪测量桩顶的高程，并作好记录，以观测位移和高程是否有异常变化，同时利用事先埋设的沉降标来观测沉降。

五、结语

总之，路基是整个公路的基础，其施工水平将影响整个道路工程质量，因此必须要路基设计工作必须要重视。软土地路基设计难度较大，设计人员只有做好土质勘探、对稳定性与沉降量、路基临界高度填土量、工期费用等全面把握，才能保证设计能够满足人民需要。

参考文献:

[1]郑可仁,蔡劲维.浅谈公路软土地基施工的处理方法[J].黑龙江交通科技,2018,41(08):69+71.

[2]刘波.浅谈深厚软土地基处理与路基设计[J].西部交通科技,2018(03):14-17.

[3]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].长安大学,2018.