結合蘭州新區NCE10# 路道路工程淺析濕陷性黃土路基處理方案的比選

朱熙明

（甘肅省建設設計咨詢集團有限公司，甘肅 蘭州730030）

1 概 述

根據地質勘察報告，該項目道路沿線土層具有自重濕陷性，濕陷等級為Ⅳ（很嚴重），此次設計對道路全線地基進行整體強夯。

該項目所處區域分為場平區和黃土丘陵原狀地貌區，具體劃分以南側道路紅線為界，北側主體道路位于已經場平區域，南側25 m 寬綠化帶位于黃土丘陵區，需要開挖山體，形成挖方邊坡。

2 設計規范對濕陷性黃土的處理要求

根據《公路路基設計規范》（JTG D30—2015），濕陷性黃土地基處理設計應根據公路等級、處理深度要求、濕陷等級、材料來源、施工條件及對周圍環境的影響等，按表1 經技術經濟比較后確定處理措施。

表1 濕陷性黃土地基常用的處理措施

3 路基處理方案比選

該項目道路場地內具有Ⅳ級濕陷性；當沿線黃土狀粉土層具有濕陷性時，參照《黃土地區公路路基設計與施工技術規范》（JTG/T D31-05—2017）及《濕陷性黃土地區建筑規范》（GB 50025—2004）的相關要求，根據地基濕陷性等級采用相應的處理措施，避免路基穩定受到威脅。

3.1 常用地基處理方案

根據相關經驗，可供選擇的方案有墊層法、灰土擠密樁法、強夯法、沖擊碾壓法等。

3.1.1 墊層法

墊層法是非自重濕陷場地最常用的消除濕陷性的處理措施，一般用于消除1～3 m 厚土層的濕陷性。具體做法為挖去地基表層部分或全部黃土，回填砂礫，并在最佳含水量狀態下分層夯實，達到壓實度標準，以滿足對地基承載力和變形要求。

3.1.2 灰土擠密樁法

灰土擠密樁法是軟土地基加固處理的常用方法之一，通常在濕陷性黃土地區使用較為廣泛。特點在于不取土，擠壓原地基成孔；回填物料時，夯實物料進一步擴孔。

灰土擠密樁法主要特征如下：

（1）與土墊層相比，無須開挖回填，因而節約了開挖和回填土方的工作量。

（2）可就地取材，因而比其他處理濕陷性黃土的方法工程量小，造價為低。

（3）由于不受開挖和回填的限制，一般處理深度可達12～20 m。

3.1.3 強夯法

強夯法加固地基是減少黃土的大孔隙、改善地基土層均勻性、消除土層濕陷性和提高地基土承載力的一個有效方法。

強夯法主要特征如下：

（1）使用工地常用簡單設備。

（2）施工費用低，節省投資，同時耗用勞動力少和現場施工文明等。

（3）施工工藝操作簡單。

（4）適用土質范圍廣。

（5）節省加固原材料。

3.1.4 沖擊碾壓法

沖擊碾壓法原理同強夯法，主要是利用運動中的三葉或五葉凸形輪產生集中沖擊荷載壓實路基土、石填料，達到加固路基的目的。由于沖擊碾壓法壓實能量不及強夯法，故沖擊碾壓處理濕陷性黃土的處理深度不及強夯，有效處理深度約為2 m，對于埋深較淺、濕陷等級較低的黃土層，沖擊碾壓法處理地基效果顯著，具有運行速度快、施工工序少、工期短、成本低、應用范圍廣等優點，能夠有效控制路基工后沉降、提高路基強度、穩定性和壓實均勻性，是一種更加廉價的地基處理方法。

3.2 常用措施的優缺點

常用措施的優缺點見表2。

表2 常用處理方法優缺點比較對照表

4 地基處理方案的確定

強夯法、軟弱土置換法、增設墊層+ 沖擊碾壓法都是常規的底基層處理方法，在蘭州新區較為常用。新區場平區素填土層由于回填時間較短、填方高度較大，尚未完成自重固結，工程性能一般，不可直接作為路基持力層，但出于該道路工程特點，道路所處場平區填土沉降期較短，常規軟弱土置換法、增設墊層+ 沖擊碾壓法均存在加固深度較淺的弊病。

綜合比較各個方案，灰土擠密樁法和強夯法能滿足處理濕陷性等級嚴重的道路路基要求。強夯法較灰土擠密樁法來說，施工速度更快、造價更低、設備更簡單，同時參考新區處理場平區域的實際經驗，此次設計擬采用強夯法對路基進行處理。

強夯范圍為道路全線路基，填方段落為用地界范圍內，挖方段落范圍至距離道路邊坡底部1 m 處。

4.1 K0+660～K1+040 段路基設計

K0+660 ～K1+040 段場平區屬于黃土填土區域，填土高度最大值在10 m 左右。由于場平區填土壓實度一般低于城市主干路要求，此次設計按照以下措施進行處理：

（1）將該段道路范圍內的場平區下挖6 m 深，下挖邊坡坡率為1∶1，同時對該段道路范圍內的自然溝道進行分層填筑路基施工，并使填筑路基標高與場平區下挖后標高位于同一高程面。填筑路基施工前應對緊貼的場平區填土邊坡進行開挖臺階處理，開挖臺階寬度為2 m，坡度為2%的內向坡。

（2）填筑路基邊坡按照道路填方路基邊坡坡率執行，場平區下挖6 m 后應與填方路基基本位于同一個高程面，共同形成該項目道路路基的第一個強夯工作面，該設計采用強夯措施在第一個強夯工作面夯實道路路基，點夯夯擊能4000 kN·m，滿夯夯擊能2000 kN·m，強夯影響最大深度至原狀地表以下4 m 左右，需要強夯補土至第一個強夯工作面。

（3）第一個強夯工作面路基處理完成以后，在路基全寬度范圍內繼續分層填筑路基施工，填筑高度約為4.5 m，并形成第二個強夯工作面，該設計采用強夯措施在第二個強夯工作面繼續夯實道路路基，點夯和滿夯夯擊能均為2000 kN·m，需要強夯補土至第二個強夯工作面。

（4）第二個強夯工作面即是道路路床下底面，道路路基處理完成后，針對道路路床可采用6%摻灰處理加固路床，但考慮到新區石灰質量較差，很難固結，因此該項目道路采用80 cm 厚天然砂礫改良層措施以達到提升路床CBR 值的目的。

4.2 其余段落路基設計

道路其余段落所在的場平區均由前期挖山形成，結合該項目道路南側25 m 綠化帶范圍內對山體的開挖，此次路基設計首先在道路設計標高以下1.5 m 范圍內開挖路槽，路槽底面即為路基頂面，然后采用強夯措施夯實道路路基，點夯和滿夯夯擊能均為2000 kN·m，需要強夯補土至路基頂面。道路路基處理完成后，針對道路路床可采用6%摻灰處理加固路床，但考慮到新區石灰質量較差，很難固結，因此該項目道路采用80 cm 厚天然砂礫改良層措施以達到提升路床CBR 值的目的。

4.3 填挖交接處路基及半填半挖路基處理

在填挖高差大于3 m 或處于陡坎地段的橫向半填半挖和縱向填挖轉換路基的填挖結合部，為減少路基不均勻沉降，均應進行強化設計。

對于半填半挖及填挖交界路段，采用挖臺階方式進行搭接處理，當原地面坡度陡于1∶5 時，應將原地面開挖成不小于2 m 寬的臺階，臺階面設置2%向內傾斜的坡度，對于原地面坡度陡于1∶1 的部位應先按1∶1 進行刷坡處理，再進行挖臺階處理。填方段對原地面清表整平后進行強夯處理，然后分層填筑壓實路基至路床底面；挖方段超挖至路床底后進行強夯處理，然后在路床超挖底面與頂面沿填挖分界線10 m 范圍內分別鋪設一層格柵，每層寬度均為填挖方兩側各5 m，土工格柵上、下層間距為0.8 m，格柵之間為80 cm 天然砂礫路床改良層。對于半填半挖路段，應重視半填部的地基處理，處理方式同一般填方路段。路基填挖結合部必須嚴格控制壓實度。

5 結 語

道路工程設計中，以路基處理的造價對總投資的影響為最大。所以多種路基處理方案的比選論證，選擇兼顧技術指標和經濟指標的處理方案是特殊路基處理的重點內容。