某公路软土地基处理方案设计分析

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摘要：文章主要结合某工程实践，介绍了软土地基分布情况，从而进一步针对软土地基的地基极限承载力、路堤的稳定性、沉降计算和复合地基的理论计算等进行探讨，并提出根据软土层的厚度和埋藏的深浅及土质性状选择不同的处理措施。

关键词：公路 ，地基处理， 理论 ，设计

Abstract: the paper mainly in combination with an engineering practice, this paper introduces the soft soil foundation distribution, thus further for the soft soil foundation bearing capacity, the stability of the embankment, settlement of the composite foundation of calculation and theoretical calculation analysis, and put forward according to the thickness of the soft soil layer and buried depth and soil selection of different processing measures.

Keywords: highway, foundation treatment, theory, design

中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：

近年来，在我国沿海地区处广泛分布着软土，这些地区经济发达，对公路交通需要迫切。因而在高路堤、大型桥梁，大量的涵洞、通道处软土都给工程带来不同程度的危害。如路基的滑移，开裂，路面起伏不平，桥涵通道等人工构造物处的跳车颠簸等，而使这些地区的公路建设者感到非常棘手，要花大量人力、物力、财力去进行勘察、测试、设计和科研。本文主要通过笔者工作经验，结合某工程实例，详细分析了软土地基处理设计方案，为类似的工程提供参考。

1 工程概况

某公路工程，全长162.008 km, 是公路网主骨架结构的重要组成部分。其工程分布有大量的淤泥质软土，地质条件复杂，软土层厚度变化大，地基稳定及变形影响较为突出。软土分布多以冲沟或老河道沉积形式存在，软土变化范围大，分布复杂，局部地段存在上、下两层淤泥质亚粘土，其物理力学特征为：天然含水量高( 20%~ 40%)；天然孔隙比大( 1.0~1.5)；压缩性高；固结系数小( 0.5×10-3~5.0×10-3cm2/s)，双层软土上层较下层大。

1 设计标准

1.1 沉降计算

地基主固结沉降量计算采用压缩指数法，并用压缩模量法或压缩系数法校核。

1.2 路堤稳定性验算

采用固结有效应力法，施工期和运营期安全系数均须1.25。

1.3 工后沉降的控制

一般路段工后沉降量≤30 cm，桥涵等人工构造物衔接处的工后沉降量≤10cm。设计中桥梁等构造物衔接路堤部分处理长度以5H~7H(H 为桥头填土高度)来控制，并以20~40m逐渐过渡至一般路段。

1.4 预压期控制

路堤填筑速率以25cm/ 周控制，预压期不超过360d，路面施工期以360d控制。

1.5 设计荷载

按公路 I级控制。换算成等代荷载时的土柱高度为0.93m。

2理论计算

2.1 极限填土高度的确定

极限填土高度即临界填土高度，由于地基极限承载力公式繁杂，设计中参照广东的经验，估算采用铁路部门推荐公式：

Hc=Ns(c/T)+0.5H

式中: c——快剪测得的软土粘聚力，kPa；

T——填土容重，kN/m3；

Ns——稳定因素；

H——“硬壳层”厚度，m；

Hc——临界高度，m。

经计算，一般软土地段路堤的极限填土高度为3~5m，当填土高度大于极限填土高度时采取的措施有：控制路堤土慢速填筑、分级加载、加速地基排水固结及采用复合地基。

2.2 路堤稳定分析

（1）边坡稳定分析根据路堤填料不同有直线滑动法和圆弧滑动法两种。粉煤灰路堤用直线滑动法验算,粘性土路堤采用圆弧滑动法验算,利用有关的公式进行计算。公路边坡划分标准为：填高小于6m时，路堤边坡率为1：1.5；填高大于6m时，上部6m边坡率采用1：1.5， 6m以下部分边坡率为1：1.75。根据具体计算可知，边坡稳定系数均大于1.25。

（2）路堤整体稳定性分析。地基整体稳定分析采用固结有效应力法，要求施工、运营期的最小安全系数Kmin≥1.25。

最小安全系数Kmin 取决于滑动圆弧的半径R及圆心位置( x ,y )，计算较为繁杂。设计中，编制了微机计算程序进行计算，工效大大提高。

2.3 沉降计算

（1）考虑应力历史计算固结沉降，即采用e-logp法。确定前期固结压力pc是影响沉降计算的重要因素，目前，一般采用微机求 pc值。另外，试验所用土样一律用薄壁取土器采取,运输时尽量不扰动土样，以便给试验提供原状土样。

（2）用压缩系数法计算沉降，即利用常规压缩曲线计算沉降。

（3）关于瞬间沉降和次固结沉降。设计中粘性土的瞬间沉降没有考虑,而只考虑粘性土中夹砂层或砂性土的瞬间沉降，根据日本道路公团设计要领，计算式为：

poHpo+p

Si=0.4× ×lp

N po

式中：H——层厚；

Po——自重应力；

p——附加应力；

N——砂层的标贯击数。

在无标贯击数情况下，用压缩模量予以计算。次固结沉降也未考虑，有待以沉降修正系数来反映。

（4）固结度的计算。当不采取插塑料排水板处理方案时，按一维固结求算竖向固结度；插板处理时，除竖向固结度外，还需计算水平向的固结度，插板以下部分按单向固结求算(将排水板底部视为排水层)，根据计算的固结度可进行工期控制和阶段沉降量的计算。

2.4 复合地基的计算分析

设计中采用复合地基方案有挤密碎石桩和水泥粉体喷射搅拌桩。挤密碎石桩是通过碎石挤密软土而形成桩和桩间同作用的复合地基，是一种物理的加固方法；粉喷桩是利用特制机械将软土和水泥粉体在地基深处就地强制拌和，经一系列的物理化学作用形成强度较高的桩体后与软同作用，是一种化学的加固方法。

复合地基承载力高，沉降大大减少，沉降可分为两部分：桩处理部分的沉降，采用合成压缩模量办法求算；桩尖以下部分按正常固结情况计算，碎石桩处理的地基桩底可视为排水层。复合地基桩处理部分强度高，压缩变形一般很小，沉降主要发生在桩端以下，因此选择复合地基方案要慎重。

3 处理方案的选择

3.1 预压

即地基不作任何处理而仅仅预压，用于软土层相对薄，或埋藏较深，或填土高度较低的路段，主要以路堤整体稳定安全系数和工后沉降控制。

3.2 排水固结法

（1）铺砂垫层预压。主要用于软土层较薄、埋深相对较浅且无透水层的路段，或有透水层但埋深较大、软土相对较厚的情况。

（2）插塑料排水板预压。用于软土层较厚、土质指标差、自然固结速度较慢的情况，局部路堤结合反压护道进行处理。

（3）插板超载预压。主要用于桥头厚层软土的处理。

（4）插板(等超载) 预压反开槽。用于明通道或暗通道、涵洞总沉降值超限的情况，目的是减小工后沉降，保证构造物的结构安全和正常使用。

3.3 轻质路堤

采用粉煤灰填筑，以减小总沉降量，主要用于桥头及地质条件相对较好，沉降不大但已经超限的路段。

3.4 复合地基

该方案费用较高，主要用于桥头及明通道处软土层不很厚或部分反开槽工程量较大的通道及涵洞处，处理长度以5H~7H 予以控制。

3.5 换填土处理

在K139+240 处有一小河沟，沟底需设置一箱涵，软土不厚(2~3m)，但指标差，工作面太小，施工机械进场困难，地基处理亦困难。鉴于此，采用挖开换填的方法，沟底采用复合地基处理，换填量不大，比较经济。

4 结论

综上所述，通过对软土地基处理设计分析，得到了以下几方面的结论：

（1）应合理安排地质勘察、设计以及沉降观测,尤其是施工中的沉降观测对施工组织、 工期起着重大作用。

（2）利用e-logp 曲线计算沉降量，考虑了应力历史，比较接近实际，但高压固结试验要求较高，费工、费时，而且前期固结压力pc人为因素影响很大，不易准确把握土层真正的超固结情况。

（3）目前计算沉降压缩层厚度采用“0.1”法，似嫌太厚，下部土层的总应力值超过了e-p曲线中的400kPa，下部沉降较实际偏大，有待磋商。

（4）桥头跳车是影响公路使用质量的关键，应慎而又慎，最可靠安全的办法就是采取措施使总沉降在“工前”基本完成，在所有的处理方案中，只有固结排水加等载或超载预压方案最为经济合理，但需要时间。复合地基可在短时间内提高承载力，减少总沉降，但费用较高，对于桥头软基一般还需要(等载或超载) 预压才能满足沉降要求。选择何种处理措施应视地质情况、构造物特点及填土高度等不同而确定。

参考文献

[1]张磊，程健.浅谈公路软土地基处理[J].科技创新与应用，2012（07）

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