浅谈软基换填处理的设计方法

浅谈软基换填处理的设计方法

摘 要：在软土地基上修筑路基，若不加处理，往往会发生路基失稳或过量沉陷，导致公路破坏或不能正常使用。在道路设计过程中，不可避免会遇到软土地基的处理问题。文章从满足计算稳定和沉降作为进行地基处理的判断条件出发，以实际案例阐述了软基处理的设计思路和过程，并重点说明了换填深度的确定方法，探讨了软土路基处理应遵循的原则和要求。 关键词：软土路基 处理方法

1、软土地基的确认及设计程序

所谓软土，从广义上讲就是天然强度低、压缩性高、透水性小的软弱土层。根据孔隙比及有机质含量，结合含水量、压缩系数、渗透系数、快剪强度及天然容重等，可将软土划分为软粘性土、淤泥质土、淤泥、泥炭质土及泥炭5种类型。

某园区道路位于长江东岸，其第四纪地貌型态属一级阶地及江漫滩地貌单元，沿线地势平坦，河道纵横，水系发达，降雨充沛，导致了土层具有含水量高、孔隙比大、压缩性高、强度低、工程性质差的特点，具有典型软土特征，初步确认为软土地基。

在软土地基上进行路基填筑设计时，先以不考虑处理的原地基进行设计，内容是在给定的设计条件(路面结构、宽度、设计荷载等)下，按直接在土层上填筑方式以计算稳定和沉降量，了解在不处理的地基上进行填土施工的安全性以及铺装后产生的沉降量是否小于容许值。

一旦填土施工的工后沉降大于容许值时，则表面原地基不能满足设计使用要求，需进行软基设计处理，应针对具体问题选择处理方法，再进行稳定和沉降计算，直至软基设计方案满足设计使用要求。填土稳定计算和沉降计算的设计条件为：

① 地基条件：区分软土地基的生成、成层状态、排水条件、各层土质常数(压实特性和强度特性等)。

② 施工条件：如填土形状、工程规模、进度、填土材料的常数(单位体积重和强度特性等)、沿线环境及与用地有关的限制条件等。

③ 道路条件：如道路等级、技术要求、容许工后沉降量、必要的安全率等。

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掌握以上设计条件后先通过定性判断对本项目采用浅层处理方案，再依据定量计算确定换填处理深度、材料等。

针对区域内地质勘察的不同结果，表明其软弱土质随着地段的不同有着明显的区别，这就要求在进行软基设计处理时，将路段按地质情况的不同加以区分。

2、软基处理方案确定

软土路基处理方法按处理深度分为浅层处理和深层处理。深层处理(深厚软弱地基)常采用塑料排水板，粉喷桩法等，而浅层处理常采用换填法，换填法通常用于软土路基分布范围较小，深度≤3m的情况，换填法处理基本原理是挖除浅层软土或不良土，换填砂砾，并分层碾压夯实。该方法可以提高持力层的承载力，减少沉降量，具有施工工艺简单，投资少的特点，是施工中经常采用的方法。换填料可视具体情况选用粘性土、改良土或其他适宜材料，垫层材料可选用砂、碎砾石、改良土等。

根据项目地质勘查结果，本项目①层软土埋深普遍小于2m(多为0.6~1.5m)，而②、③层不良土质(土质稍差，粉质粘土、粉土，含水量较大)埋深较大。本项目道路为开发区园区道路，主要为园内企业服务，道路标准低，工期要求紧，如果换填厚度超过3m，从经济上来说不可取，设计中从路基工作区受力的角度确定换填深度。

路基在工作过程中，同时受到由路面上传递下来的车辆荷载，以及路基和路面的自重作用，车辆荷载产生的垂直应力б1随深度的增加而减小，自重应力б2则随深度的增加而加大，因此，车轮荷载在土基中产生的应力б1与土基自重应力之比亦随之急剧变小。如果此比值减小到一定数值，如10%~20%，即在某一

深度Za处，行车荷载在土基中产生的应力仅为土基自重应力的1/5~1/10，与土基自重引起的应力相比，车辆荷载在Za以下土基中产生的应力已经很小，不会产生对软弱土基的压缩，可忽略不计。一般后轴重100kN作用深度为1.9~2.4m，即道路换填深度(包括路堤填筑高度)不宜小于此值。因为路面材料的强度及单位体积的重力比土基的大，路基工作区的实际深度随路面强度的增加而减小，但均应使天然地基下部土层能满足路基工作区的设计要求，如采用碎石垫层等。

失稳或过量沉降，造成公路不能正常使用。对于厚度较薄，表层无硬壳，片石能沉达底部的泥沼或厚度为3～4m的软土，采用抛石挤淤法效果最佳。

3.4 其他辅助方法：铺设土工布材料可提高地基整体性，减少地基不均匀的沉降，对防止滑移尽快施工也有好处。

4、结语

在此地形、地质的条件下，软土地基处理问题的研究与设计合理与否，势必会直接影响到园区道路修筑后的行车质量。由于天然地基的构成往往是复杂而不均匀的，且对地基的变形或破坏的机理尚未确定合理而正确的计算方法，因此不能拘泥于或过分地相信设计的安全率和沉降量，最好通过工程的全过程建立动态观测。

3、软土换填工程方案

3.1 水文地质概况

园区内主要地表水系为黑鱼沟及其支流水网，纵横交错。地下水主要为潜水型地下水，水量较丰富，水位较高，场地地下水主要受大气降水及周围水沟水塘渗入影响；地下水位勘察期间测得静止水位(埋深)为0.5~1.1m，水位标高为5.06~5.94m，水塘地面水标高为4.9~5.26m。稳定水位标高介于0.33～2.43m，随潮汐波动，但年变化幅度不超过2m。

3.2 一般路段基底处理

挖除换填碎石方法适用于深度不太大的软基工程，在路堤范围内，将需要处理的软土挖除，动力触探合格后，用碎石换填，可采用分段挖除，分段分层回填的方法。用于换填的石料强度应不小于15MPa，分层厚度不宜大于30cm。依据规范，分层回填的碎石应碾压合格，表面石块嵌挤紧密无松动，用镐刨不动，一般采用激震力320kN以上的压路机强震碾压无轮迹。

3.3 沟塘处特殊处理

抛石挤淤用于存在多处鱼塘和常年积水的洼地，这些地方软土层位于水下，更换土壤较为困难，或者基底直接落在含水量极高的淤泥中，土壤稠度远超过液限，透水性差、天然含水量大、压缩性高，且这些地方大多为高填方路堤，若对软基处理不当，往往会导致路基

参考文献

1 《公路路基设计规范》JTG D30-2004，北京：人民交通出版社，2004年

2 《城市道路软土地基处理》05MR301，中国建筑标准设计研究院

3 《建筑地基处理技术规范》JGJ 79-2002，中华人民共和国建设部 2002年12月

4 《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》TJT017-96，北京：人民交通出版社，1997年

5 邓学钧 《路基路面工程》，北京：人民交通出版社，1999年5月

6 尤晓玮 《现代道路勘测设计》，北京：清华大学出版社 2004年11月

7 刘玉卓 《公路工程软基处理》，北京：人民交通出版社，2003年2月

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