路基设计如何控制路基沉降和保证路基强度

路基设计如何控制路基沉降和保证路基强度

质条件的特点，主要解决两方面的关键问题：路基的沉降稳定性问题和路基的强度与刚度问题，亦即路基的工后沉降能否控制在设计允许的标准之内，以及路床土基顶面回弹模量是否满足相应等级道路的设计要求。本文依托青浦东部新城某市政道路建设实践，对于路基工程的桥头软基处理的工后沉降控制问题，和路基路床浅层处理的路基强度问题，阐述了路基工程设计的一般思路和技术处理措施。

关键词：软土；桥头软基处理；路床浅层处理；路基沉降控制；路基强度

1、引言

青浦区地处上海市西南角，青浦区地貌类型为泻湖沼泽平原，为东部沿海软土地区区域，地质条件属于软土地区，但区内地质条件差异较大，浅部地层中的③灰色淤泥质粉质软粘土是路基工程发生桥头跳车、道路不均匀沉降的主要影响因素。该地区多条道路的勘察资料表明，青浦不同地区地质条件有着一定的差别，对路基工程质量影响较大的③灰色淤泥质粉质软粘土并不是普遍分布，因而道路设计对于地层中是否分布③灰色淤泥质粉质软粘土，以及地表土质情况、地下水位状况，对路基设计方案起着决定性的影响。

本文即是通过对青浦地区不同的地质条件情况进行归纳、分析，以及由此产生的不良地质的路基处理问题采取的对策与技术措施进行了系统的分析与总结，进而为该地区道路建设的路基工程设计提供类似工

程经验。

2、工程地质条件概述

2.1 地基土概述

根据本地区工程地质勘探报告，道路场地浅部发育的土层主要为①1填土、①2暗浜土、②兰灰～灰黄色粉质粘土、③灰色淤泥质粉质粘土、④1暗绿～草黄色粉质粘土、④3-1草黄色砂质粉土、④3-1草黄色粉质粘土夹粉砂、④3-3草黄色粘质粉土夹粉质粘土，⑤1灰色粉质粘土，⑥暗绿一草黄色粉质粘土层。

场地浅部土层的①1层填土，表部30cm杂物较多，含植物根茎，局部含碎砖等杂填土，下部以素填土为主，土质相对较好；②兰灰～灰黄色粉质粘土，该层工程性质较好，可作为拟建道路路基的天然地基持力层，但该层分布不连续，且层面起伏较大。③层灰色淤泥质粉质粘土，高压缩性、高灵敏度，工程性质较差，是拟建道路的主要压缩层。④1暗绿～草黄色质粉质粘土和④3-2草黄色粉质粘土夹粉砂，中等压缩性，土质较好。④3-1草黄色砂质粉土和④3-3草黄色粘质粉土夹粉质粘土，⑤1灰色粉质粘土，软塑，压缩性中等，工程性质一，⑥暗绿一草黄色粉质粘土层，工程地质性质较好，在路基荷载下基本不发生压缩沉降。

⑥层土以上土层埋深较浅，大部分土质软弱，压缩性较大，承载力低，处于路基压缩层范围内，是软土地基处理的主要对象。

道路典型地质剖面见图1。

2.2 地基土性质分析

上述地质概况为青浦地区的一般地质情况，但有的路段地基土分布

变化较大，一般有以下几种典型地质状况：

地质状况一：②粉质粘土、③灰色淤泥质粉质粘土层，④、⑤粉质粘土均有分布，且③灰色淤泥质粉质粘土层厚度 5.0m。该地质条件相对较差。

地质状况二：③灰色淤泥质粉质粘土层缺失，④、⑤粉质粘土分布厚度不大（5.0m），该地质条件一般。

地质状况三：③灰色淤泥质粉质粘土层与④、⑤粉质粘土均缺失，②兰灰～灰黄色粉质粘土至下即分布⑥暗绿一草黄色粉质粘土层，该地质状况较好。

2.3 地基土的物理力学特性

各土层物理力学指标平均值列表见表1

3、路基的沉降计算及软基处理的必要性分析

3.1 路基的沉降计算分析

采用地质报告的物理力学性质地质参数，根据室内试验确定的e-p 曲线资料，选用分层总和法计算。计算结果绘制曲线见图2。

3.2 软基处理的必要性分析

根据以上计算结果，路基的沉降分析如下：

地质状况一：该地质条件相对较差，在桥头填土高度3.0m左右，地基总沉降达40cm以上，扣除约20%工前施工期沉降，桥头路堤工后沉降远大于桥头一般的10cm的工后沉降设计要求，因而需进行桥头软土地基处理，以消除过大的桥头工后沉降。

地质状况二：该地质条件一般，在桥头填土高度3.0m的情况下，

桥头工后沉降20～25cm，工后沉降量不大，可根据道路交通等级及重要性进行适当的桥头软基处理。

地质状况三：该地质状况较好，在桥头填土高度3.0m的情况下，桥头工后沉降可控制在10cm以内，因而桥头地基可不作软基处理。

4、路基浅层处理

青浦地区道路地基表层土质情况一般分两种：一是将原地面清表后，即分布②兰灰～灰黄色粉质粘土层，该层工程性质较好，俗称地表硬壳层，一般可作为路基的持力层，但由于该地区河浜密布，地下水位较高，在雨水充沛季节，往往会将其软化，以导致路基的强度（即路床顶面回弹模量）不足；二是清表后分布较厚的土质成分较杂的素填土或杂填土，一般不能直接作为路基的持力层。这两种情况均不能满足土基回弹模量20MPa的路基设计一般要求，因而，需进行路基的路床浅层处理。

4.1 路基浅层处理方案比选

目前，上海地区对处治路基的措施，通常是采用石灰土、水泥石灰土、碎石或宕渣粒料换填等方式。

4.1.1 石灰土路床处理石灰土作为道路工程最为常用的路基处理方式，施工简便、工艺成熟。首先，土质路基掺一定剂量的石灰拌合处理后，生石灰将吸收土体中的含水量进行热化反应，将有效地降低土体中的含水量，在施工期间能够保证石灰土在最佳含水量的情况下进行压实，从而有效地保证现场压实度；其次，石灰土能够结成板体，强化路基强度。再之，石灰土对施工时间控制不敏感，在压实度检测不合格

但和要求相差不大时，在间隔不长的时间段内能够采用复压的方式来提高压实度。以上优点是石灰土处治路床被广泛采用的主要原因。但石灰土路床拌合施工产生的扬尘等环境污染问题，使得其在城镇化程度较高的地区的使用受到制约。

4.1.2 水泥石灰土

受地下水影响的路基，采用水泥石灰土，能够有效地提高石灰土的早期强度和水稳定性，与石灰土相比更能提高路基强度。

但水泥石灰土对施工要求很高，首先它需要二次拌和，第一次闷灰，第二次掺拌水泥碾压成型。受水泥初凝和终凝时间限制，要求水泥石灰土必须一次碾压成型，如压实度不能满足要求，只能进行翻挖，重新施工。这就需要施工单位在现场严格控制水泥石灰土的含水量，需要不停地进行检测。正因为水泥石灰土施工上难以控制，因此较少采用该种方式进行土体改良。同时，受施工时间限制，必须要采用路拌，而不能采用集中厂拌，而二次拌和给周边环境带来的污染将更大。

4.1.3 粒料换填

采用碎石或宕渣等粒料作为路基换填原不良路基土，能够起到隔断毛细水的上升，同时现场施工时可以不受含水量的影响，在施工中操作方便。同时粒料换填能够极大地减轻扬尘，保持良好的施工环境，减少对周边的污染。

由此带来的主要问题是，低路堤的城市道路，采用粒料换填将需要挖除大量的土方，还要外运。大量渣土的堆放也将会对堆放区域的环境带来影响。而且碎石或宕渣不能就地取材，因此材料需要从外地购买。