道路工程雜填土地基處理方案研究

盛 偉

（望城經開區建設開發公司 長沙市 410200）

1 工程概況

郭亮南路位于湖南省長沙市湘江新區，為城市主干路，按雙向六車道、設計速度60km／h、標準斷面寬46m的標準建設。其中K1+100～K1+360段東側分布有智能制造產業配套工廠，廠區場平施工時，已將擬建道路路幅范圍內一并填土。根據片區控規及道路總體設計方案，本段填挖方高-0.2～0.5m之間，雨污水管道埋深1.6～2.8m之間。根據地勘成果，此段分布有大面積的素填土，其代表性地層及參數如表1。

表1 代表性地層參數一覽表

表1中，h為土層厚度（m）、γ為土層重度（kN／m3）、fak為承載力特征值（kPa）、Es為壓縮模量（MPa）；素填土主要組成為黏性土（含少量建筑垃圾），地下水位于地面下4.9m。

由于素填土填筑年代約為7年，根據地勘報告其自重固結已完成，但其地基承載力偏低，設計最初提出以下地基處理方案，比選結果如表2。根據初選結果，擬對碎石樁及局部換填方案進行深入的對比。

2 碎石樁方案計算分析

2.1 地基承載力驗算

采用碎石樁處理典型情況如圖1所示，初步擬

表2 雜填土地基處理方案初選表

定的設計參數為：碎石樁樁徑500mm，采用正方形布樁、樁距為s，樁端深入黏性土中1m，設計路床底復合地基承載力容許值［fak］≥120kPa。根據《建筑地基處理技術規范》，復合地基承載力特征值及面積置換率公式如下：

根據規范，處理后樁間土承載力特征值fsk取持力層第一層土的天然地基承載力特征值100kPa，結合本地經驗復合地基樁土應力比取n＝3。綜合以上兩式得：

取樁距s＝1.3m，代入公式得：fspk＝123kPa≥［fak］，此時處理后的地基承載力滿足設計要求。

2.2 沉降驗算

本項目位于大面積填土區，道路處理范圍長260m，寬46m，計算模型確定為：大面積填土區復合地基沉降計算。忽略路面結構層及路床的沉降，沉降計算范圍取路床底面至強風化板巖頂面共12.1m。結合《建筑地基處理技術規范》及《建筑地基基礎設計規范》，沉降計算公式為：

3 換填方案計算分析

3.1 換填厚度

傳統的路基換填處理方案遇到素填土等承載力稍弱的軟弱土即采用全部換填的“一刀切”的處理方案，這種方法對于軟弱土分布較大的項目來說，投資較多。從理論上分析可知：在地基承載力及路基沉降滿足規范要求的前提下，道路換填深度超出路基工作區深度即可，因此可將路基工作區深度作為道路換填厚度最小值，驗算地基承載力及沉降，如滿足規范要求則可將路基工作區深度作為道路換填厚度；如不滿足規范要求則可適當增加換填厚度直至驗算滿足要求為止。

根據文獻，路基工作區深度的計算公式為：

上式中，系數K＝0.5，n＝10，土的重度γ＝18.5kN／m3，P為一側車輪荷載，按照路面標準荷載BZZ-100（單軸雙輪組），P＝50kN。代入公式計算得：Zα＝2.38m。

按不利情況，路面車輛超載一倍P＝100kN考慮，計算得：Zα＝3.00m。設計路面結構層厚度70cm，因此路槽下局部換填厚度為2.3m。具體換填方案為：路槽下超挖2.3m 素填土，然后回填0.8m碎石土及1.5m滿足填筑要求的黏土。采用局部換填處理方案的路基典型情況如圖2所示。

3.2 地基承載力驗算

根據《建筑地基處理技術規范》4.2墊層底面（軟弱層頂面）處地基承載力采用以下公式進行驗算：pz+pcz≤faz；

墊層底面處土的自重壓力值：pcz＝γm·d＝18×2.5＝45；

墊層底面處經深度修正后的地基承載力為：faz＝fak+ηd·γm·（d-0.5）＝100+1×18×（2.5-0.5）＝136。

pz+pcz＝47.9+45＝92.9kPa＜faz＝136kPa。因此換填后的地基承載力滿足設計要求。

3.3 沉降驗算

計算原理同上文2.2，忽略路面結構層及換填層的沉降，沉降計算范圍取墊層底面至強風化板巖頂面共11m。換填處理后沉降計算公式為：

公式中，ψs為沉降計算經驗系數，根據本地經驗及參考規范，可取值1.2；Esi為地基土壓縮模量；p0為換填處理后地基頂面大面積分布的附加荷載，計算結果：

4 方案比選

從工程技術指標、施工工期及難度、工程量、造價四個方面對碎石樁及局部換填方案進行比較，結果見表3。經比較，局部換填處理方案工程技術指標：地基承載力及路基沉降均滿足規范及設計要求、施工工期節約104d、施工簡易、造價較低（節約237萬元），為推薦方案。

表3 路基處理方案技術經濟比較表

5 結語

針對長沙市郭亮南路道路工程素填土路段地基處理方案進行討論分析，采用復合地基碎石樁方案及局部換填方案從地基承載力、路基沉降、施工工期及難度、工程造價等方面進行綜合對比分析。在進行局部換填處理方案設計時，將路基工作區深度的理念引入局部換填處理厚度，并進行地基承載力及沉降驗算，這種方法的優點是避免了路基處理時，遇到素填土等承載力稍弱的軟弱土即采用全部換填的“一刀切”的處理方案，可節省工程投資。本項目竣工2年后，路況良好，順利通過竣工驗收，表明采用局部換填方案是完全可滿足工程需要的。可為同類型城市道路地基處理方案的決策提供參考。