關(guān)于城市道路特殊路基處理設(shè)計(jì)研究

祁菲菲

（中核華緯工程設(shè)計(jì)研究有限公司，江蘇南京 210000）

1 路基概述

通過(guò)對(duì)路基進(jìn)行分析，可發(fā)現(xiàn)其主要指在地表結(jié)合道路斷面、線形及相關(guān)技術(shù)要求進(jìn)行堆填或開挖，從而形成的巖土結(jié)構(gòu)物，其在路面中具有重要地位，能夠?qū)β访鎮(zhèn)鬏數(shù)能囆泻奢d進(jìn)行承受，進(jìn)而減少荷載對(duì)路面產(chǎn)生的不良影響。目前城市道路工程對(duì)路基的使用要求主要包括兩項(xiàng)內(nèi)容，分別是變形較小及具有良好的穩(wěn)定性[1]。其中，穩(wěn)定性要求主要針對(duì)受到道路修建的影響，從而發(fā)生原地層受力改變現(xiàn)象的路段，而在路基具備良好穩(wěn)定性的情況下，城市道路通暢及駕駛?cè)藛T行車安全將得到保障；變形小要求主要指路基在受到車輛荷載及自重等因素的影響下，不能出現(xiàn)過(guò)大的變形現(xiàn)象，該要求對(duì)延長(zhǎng)城市道路的使用壽命，保障駕駛?cè)藛T行車舒適感具有重要作用。在開展城市道路設(shè)計(jì)工作的過(guò)程中，考慮到道路與兩側(cè)地塊的高差相對(duì)較小，且在通常情況下，施工人員多會(huì)同時(shí)實(shí)施填筑，故而正式進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)減少對(duì)城市道路路基穩(wěn)定性的關(guān)注度，并正確認(rèn)識(shí)到減少路基變形的重要性，將其作為路基設(shè)計(jì)重點(diǎn)。

2 國(guó)內(nèi)外對(duì)路基設(shè)計(jì)采取的措施及認(rèn)知

目前不同國(guó)家對(duì)城市道路路基處理設(shè)計(jì)的認(rèn)知及采取的措施主要包括以下5項(xiàng)內(nèi)容。

2.1 澳大利亞

該國(guó)家認(rèn)為在開展城市道路路面組合設(shè)計(jì)與厚度設(shè)計(jì)工作的過(guò)程中，必須對(duì)土基承載力進(jìn)行綜合考量。從實(shí)際出發(fā)，可發(fā)現(xiàn)土基剛度與強(qiáng)度對(duì)土基支撐能力具有決定性作用，且與路基的密度、使用過(guò)程中的含水量及土質(zhì)等多方面具有密切聯(lián)系。此外，澳大利亞選擇采用加州承載比，將其作為參考依據(jù)，以此對(duì)土基強(qiáng)度進(jìn)行科學(xué)評(píng)價(jià)，并通過(guò)土基頂面壓應(yīng)變，進(jìn)而提高路面厚度的控制水平。

2.2 日本

該國(guó)家認(rèn)為在開展城市道路路面設(shè)計(jì)工作的過(guò)程中，必須將原路基承載力及路床等方面作為重要基礎(chǔ)條件，并在加州承載比實(shí)際數(shù)值小于3的情況下，對(duì)路床實(shí)施有效的加固處理措施，進(jìn)而保障處理設(shè)計(jì)效果。

2.3 法國(guó)

該國(guó)家在開展城市道路設(shè)計(jì)工作時(shí)，選擇對(duì)交通級(jí)別進(jìn)行充分結(jié)合，以此明確道路承重路基等級(jí)，并在此基礎(chǔ)上對(duì)相應(yīng)的路基處理方法進(jìn)行選擇，以提高路基處理設(shè)計(jì)水平。

2.4 美國(guó)瀝青協(xié)會(huì)

其選擇對(duì)土基表面具備的豎向壓應(yīng)變進(jìn)行利用，以此實(shí)現(xiàn)有效控制城市道路的永久變形[2]。此外，在實(shí)際工作中，其要求設(shè)計(jì)人員對(duì)溫度變化狀況與土基回彈模量之間的關(guān)系進(jìn)行綜合考量。

2.5 中國(guó)

在強(qiáng)基薄面思想的影響下，目前我國(guó)在開展城市道路路面設(shè)計(jì)工作的過(guò)程中，多會(huì)對(duì)半剛性基層瀝青路面進(jìn)行利用，該種類的基層具有良好剛度，對(duì)成本費(fèi)用的要求較低，且能夠?qū)諝馑峙c地下水的交換進(jìn)行有效隔絕，在通常情況下，路基濕度極有可能受到地下水因素的影響從而發(fā)生變化。因此我國(guó)已對(duì)城市道路路基設(shè)計(jì)控制指標(biāo)進(jìn)行調(diào)整，要求工作人員在實(shí)際工作中結(jié)合規(guī)范要求，對(duì)路基壓實(shí)度、干濕種類及頂面回彈模量等進(jìn)行嚴(yán)格把控。此外，考慮到城市道路路面的車轍多是出現(xiàn)在瀝青面層，故而我國(guó)制定的規(guī)范要求未針對(duì)土基表面豎向壓應(yīng)變提出相應(yīng)的控制要求，但為實(shí)現(xiàn)減少路基變形，我國(guó)已明確指出路基沉降及不均勻沉降的控制要求。

3 城市道路特殊路基處理設(shè)計(jì)中的目的及問(wèn)題

3.1 目的

路基在城市道路中具有重要地位，其是保障城市道路工程建設(shè)質(zhì)量的重要基礎(chǔ)，且能夠?qū)Τ鞘械缆肥褂脡勖a(chǎn)生直接影響。因此為保障城市道路建設(shè)質(zhì)量，減少其存在的安全隱患，防止城市道路在后續(xù)使用中出現(xiàn)安全事故，有必要對(duì)路基采取相應(yīng)的處理措施[3]?？紤]到特殊路基對(duì)城市道路各方面產(chǎn)生的影響較為強(qiáng)烈，故而必須加強(qiáng)特殊路基處理設(shè)計(jì)，全面提高此類路基的穩(wěn)定性，防止城市道路在投入使用后出現(xiàn)路基不均勻沉陷，威脅行車安全，從而對(duì)工程項(xiàng)目整體效益造成影響。正式開展特殊路基處理設(shè)計(jì)工作時(shí)，必須在抗剪程度的基礎(chǔ)上進(jìn)行加強(qiáng)，確保地基穩(wěn)定性與規(guī)范要求相匹配，盡可能降低地基土具備的壓縮性，并采取相應(yīng)措施，積極影響地基土透水性能，全面強(qiáng)化地基土的動(dòng)力特性。

3.2 問(wèn)題

針對(duì)特殊地基處理設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題而言，其主要表現(xiàn)在以下5個(gè)方面。

（1）部分工作人員在開展勘察工作的過(guò)程中，未充分明確自身責(zé)任，導(dǎo)致其通過(guò)勘探獲取的各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息不具有良好的精準(zhǔn)性與全面性，無(wú)法為后續(xù)施工提供可靠的數(shù)據(jù)支持，造成城市道路施工人員在施工過(guò)程中無(wú)法對(duì)特殊路基采取有效的處理措施。

（2）在充分明確特殊路基的情況下，部分施工人員因疏忽未結(jié)合規(guī)范要求落實(shí)相應(yīng)的處理措施，導(dǎo)致路基穩(wěn)定性顯著降低，致使施工現(xiàn)場(chǎng)外的建筑物受到一定影響，從而造成城市道路工程社會(huì)效益及經(jīng)濟(jì)效益下滑。

（3）部分施工人員雖已對(duì)特殊路基采取相應(yīng)的處理措施，但處理力度欠佳，無(wú)法對(duì)特殊路基各方面產(chǎn)生積極影響，導(dǎo)致城市道路工程建設(shè)質(zhì)量降低。

（4）未結(jié)合規(guī)范要求進(jìn)行堆料，且在開展分層填筑作業(yè)時(shí)未對(duì)規(guī)章制度進(jìn)行充分結(jié)合，導(dǎo)致填土過(guò)程過(guò)快，碾壓程度與施工要求不符，致使路基穩(wěn)定性降低。

（5）施工人員不具備對(duì)硬殼層的保護(hù)意識(shí)，且在施工過(guò)程中存在影響硬殼層的錯(cuò)誤施工行為，導(dǎo)致其受到嚴(yán)重破壞，進(jìn)而造成路段穩(wěn)定性降低。

4 城市道路特殊路基處理設(shè)計(jì)原則及方法

4.1 原則

為全面提高城市道路特殊路基處理設(shè)計(jì)效果，保障城市道路工程建設(shè)質(zhì)量，正式開展路基處理設(shè)計(jì)工作前，必須充分貫徹處理設(shè)計(jì)原則，進(jìn)而提高該項(xiàng)工作的規(guī)范性及科學(xué)性。針對(duì)原則而言，其主要內(nèi)容如下：在進(jìn)行路基設(shè)計(jì)工作前，工作人員必須結(jié)合規(guī)范要求前往施工現(xiàn)場(chǎng)開展勘探作業(yè)，充分掌握施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際狀況，詳細(xì)記錄現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)水文條件各項(xiàng)信息內(nèi)容，以此為后續(xù)施工提供可靠支持。此外，在開展特殊路基設(shè)計(jì)工作的過(guò)程中，應(yīng)將施工現(xiàn)場(chǎng)地形地貌作為重要參考依據(jù)，以此開展設(shè)計(jì)工作，采取相應(yīng)措施，盡可能實(shí)現(xiàn)填挖平衡，防止在特殊路基施工過(guò)程中涉及深路塹或高路堤[4]。必須對(duì)地勘報(bào)告進(jìn)行深入分析，掌握其各項(xiàng)內(nèi)容，以此對(duì)路基邊坡率進(jìn)行選擇，全面提高邊坡防護(hù)形式的合理性，保障特殊路基的穩(wěn)定性，確保其能夠?qū)奢d進(jìn)行有效承受。在開展特殊路基處理設(shè)計(jì)工作的過(guò)程中，不僅應(yīng)對(duì)安全性與穩(wěn)定性進(jìn)行綜合考量，而且還要盡可能減少施工成本，提高成本控制水平，防止在設(shè)計(jì)工作中出現(xiàn)過(guò)于保守的現(xiàn)象，進(jìn)而導(dǎo)致工程項(xiàng)目造價(jià)提高，從而對(duì)施工單位經(jīng)濟(jì)效益產(chǎn)生影響。

4.2 方法

城市道路特殊路基處理設(shè)計(jì)方法呈現(xiàn)多樣化，不同處理方法均具有不同的功能性及適用條件，因此在開展特殊路基處理設(shè)計(jì)作業(yè)時(shí)，必須充分掌握不同處理方法的核心內(nèi)容及優(yōu)勢(shì)，并結(jié)合施工狀況對(duì)處理方法進(jìn)行科學(xué)利用，以此提高處理水平。

4.2.1 換填

本文列舉的城市道路工程北站連接線是城市主干線，實(shí)際長(zhǎng)度是4.39km，設(shè)計(jì)速度是每小時(shí)60km，道路橫斷面的寬度是43m，雙向6車道。通過(guò)對(duì)地勘報(bào)告進(jìn)行深入分析，可發(fā)現(xiàn)該工程項(xiàng)目的部分路段存在淤泥質(zhì)土，厚度欠佳，處在1m左右。其中淤泥質(zhì)土處在現(xiàn)狀表層，考慮到路段附近存在水域，故而判斷導(dǎo)致該土質(zhì)形成的原因是沖洪積。此外，在開展設(shè)計(jì)工作時(shí)，由于淤泥質(zhì)土的埋深較淺，且厚度的平均數(shù)值較小，故而工作人員選擇對(duì)換填砂處理方法進(jìn)行利用。換填砂處理方法具體內(nèi)容如下：首先挖除施工現(xiàn)場(chǎng)存在的軟弱地基，并換填砂與填筑路堤，確保回填砂高度相較于水位明顯較高，且數(shù)值至少為50cm。通過(guò)對(duì)上述案例進(jìn)行分析，可發(fā)現(xiàn)在通常情況下?lián)Q填處理方法多是被應(yīng)用在具有軟弱地基，且厚度小于3m的路段處理設(shè)計(jì)中，例如較小的水塘及水田路段等，而在正式開展設(shè)計(jì)工作時(shí)，必須結(jié)合規(guī)范要求挖除軟弱土層，換填砂碎及碎石等透水性材料，并在換填作業(yè)結(jié)束后對(duì)路堤進(jìn)行填筑。

4.2.2 拋石擠淤

在結(jié)合地勘報(bào)告的情況下，可發(fā)現(xiàn)本文列舉的城市道路工程北站連接線某路段左幅存在現(xiàn)狀水塘，其面積處在4064m2左右，塘底淤泥的厚度平均值是4cm，水深處在1.5m左右[5]?？紤]到水塘的面積及淤泥厚度相對(duì)較大，施工現(xiàn)場(chǎng)附近存在采石場(chǎng)，具有豐富的拋填塊石材料，故而設(shè)計(jì)人員在開展設(shè)計(jì)工作時(shí)，選擇對(duì)拋石擠淤處理方式進(jìn)行利用，嚴(yán)格貫徹就地取材原則，進(jìn)而提高特殊路基處理設(shè)計(jì)成本控制水平，保障工程項(xiàng)目整體效益。該種處理方法具體內(nèi)容如下：拋填塊石，并在石面上對(duì)50cm級(jí)配碎石進(jìn)行回填，嚴(yán)格做好碾壓密實(shí)作業(yè)。在上述操作結(jié)束后，回填砂，并對(duì)土工布進(jìn)行鋪設(shè)。在實(shí)際施工中，必須對(duì)拋填塊石高度進(jìn)行嚴(yán)格把控，確保其高于水位50cm左右，且塊石大小超過(guò)30cm。此外，應(yīng)將水塘段落伸入到路基坡腳，通過(guò)漿砌片石防護(hù)措施對(duì)水面以下的邊坡進(jìn)行處理，進(jìn)而為施工質(zhì)量提供保證。通過(guò)分析上述案例，可發(fā)現(xiàn)在通常情況下拋石擠淤處理方法多是被應(yīng)用在淤泥較深或水塘面積較大的路段處理設(shè)計(jì)中。

4.2.3 強(qiáng)夯

據(jù)地勘報(bào)告顯示，本文列舉的城市道路工程北站連接線某路段具有素填土，深度處在8m左右，屬于原采石坑回填土，素填土呈現(xiàn)灰黑色及灰黃色，具有一定濕度及松散性，填料的主要組成部分是黏性土，且局部具有一定程度的植物根系及碎石等，硬物質(zhì)的含量處在10%～20%的范圍內(nèi)，填料的堆填時(shí)間介于5～10年之間。工程項(xiàng)目的地質(zhì)性能欠佳，層厚處在0.2～10.7m范圍內(nèi)。在開展設(shè)計(jì)工作時(shí)，工作人員考慮到工程項(xiàng)目路段存在素填土，雖然堆填時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，但工程地質(zhì)性能較差，厚度較大，故而其選擇對(duì)強(qiáng)夯處理方法進(jìn)行利用，并在強(qiáng)夯處理后對(duì)地基承載力進(jìn)行審查，確保其不小于120kPa。針對(duì)強(qiáng)夯處理方法，其主要指對(duì)吊錘進(jìn)行利用，結(jié)合實(shí)際狀況提升其高度，并促使吊錘自由下落，使其到地面的過(guò)程中產(chǎn)生強(qiáng)烈的沖擊力，進(jìn)而與土層發(fā)生撞擊，通過(guò)沖擊力對(duì)土層產(chǎn)生積極影響，提高其緊實(shí)度，促使路基壓縮下沉，以保障路基的壓實(shí)程度及承載力，滿足后續(xù)使用要求。本文列舉的城市道路工程在采用強(qiáng)夯處理方法時(shí)，選擇對(duì)2次點(diǎn)夯進(jìn)行利用，并增加1次滿夯。其中點(diǎn)夯的能量是4000kJ，而滿夯的能量是1000kJ。在布置夯點(diǎn)時(shí)，工作人員選擇依照4m×4m正方形對(duì)點(diǎn)夯的夯點(diǎn)進(jìn)行布置，將兩次點(diǎn)夯的間隔時(shí)間控制在7d。正式開展強(qiáng)夯處理作業(yè)前，施工人員選擇在試驗(yàn)區(qū)開展試驗(yàn)，以此明確強(qiáng)夯各項(xiàng)參數(shù)，例如吊錘提升高度及重量等。

對(duì)特殊路基采取強(qiáng)夯處理措施時(shí)，可對(duì)以下內(nèi)容進(jìn)行適當(dāng)參考。

（1）開展對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的清理與平整工作，并對(duì)強(qiáng)夯墊層進(jìn)行回填。

（2）對(duì)第1次夯點(diǎn)位置進(jìn)行標(biāo)注，并結(jié)合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)高程進(jìn)行精準(zhǔn)測(cè)量。

（3）準(zhǔn)備起重機(jī)，并將夯錘對(duì)準(zhǔn)夯點(diǎn)所在區(qū)域。

（4）開展對(duì)夯前錘頂高程的測(cè)量工作，并將吊錘吊到已通過(guò)試驗(yàn)確定的高度，松開吊錘后，對(duì)錘頂高程進(jìn)行再次測(cè)量。

（5）充分結(jié)合圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求對(duì)不同點(diǎn)進(jìn)行夯擊，并在經(jīng)過(guò)上述環(huán)節(jié)后完成第1次點(diǎn)夯。

（6）對(duì)推土機(jī)進(jìn)行利用，填平夯坑，并開展對(duì)場(chǎng)地高程的測(cè)量工作。

（7）在第1次點(diǎn)夯結(jié)束的7d后，應(yīng)及時(shí)開展第2次點(diǎn)夯，并滿夯一遍，開展對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)高的復(fù)測(cè)工作。

（8）在采取強(qiáng)夯處理方法的過(guò)程中，必須對(duì)附近建筑物實(shí)際狀況給予重視，防止對(duì)建筑物穩(wěn)定性造成不良影響，若發(fā)現(xiàn)施工現(xiàn)場(chǎng)與建筑物的距離過(guò)近，則必須采取相應(yīng)的防護(hù)措施，例如設(shè)置減震溝等。

通過(guò)對(duì)上述案例進(jìn)行分析，可發(fā)現(xiàn)強(qiáng)夯處理方法多是被應(yīng)用在土性質(zhì)較差，土層厚度較大，且其他方法成本較高的路段[6]。該種處理方法對(duì)提高特殊路基承載力及壓實(shí)度等方面具有重要作用，且能夠有效保障城市道路施工質(zhì)量，因此在后續(xù)施工中應(yīng)對(duì)該種處理方法給予重視。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，考慮到特殊路基極有可能對(duì)城市道路建設(shè)質(zhì)量及使用壽命產(chǎn)生影響，故而在開展城市道路工程建設(shè)作業(yè)時(shí)，必須充分明確施工現(xiàn)場(chǎng)存在的特殊路基，結(jié)合實(shí)際狀況及規(guī)范要求采用相應(yīng)的處理方法，以提高路基的承載力及壓實(shí)度，進(jìn)而為工程整體質(zhì)量提供保障。