低填淺挖路段軟弱地基處理設計方案研究

蔡天然

（四川林康工程勘察設計有限公司，四川 甘孜州 626300）

0 引言

道路低填淺挖段常分布有農田水塘且鄰近河流湖泊，由于該路段軟弱地基土層工程性質較差，對路基工程和其他構造物基礎均造成不利影響，例如路基的不均勻沉降影響行車舒適性，強度及穩(wěn)定性降低會造成結構物破壞等[1]，因此低填淺挖路段軟弱地基處理設計方案研究至關重要，本文旨在優(yōu)化其設計方案，使其建設成本較低且能滿足規(guī)范要求。

1 工程概況

武漢某平原區(qū)公路全長5048.78m，紅線寬50m，道路等級為一級公路兼城市主干路，設計速度為60km/h。擬建場區(qū)屬長江沖積一級階地，軟弱地基土層厚度較大，道路沿線地基土層設計參數如表1所示。

表1 道路沿線地基土層設計參數

2 低填淺挖路段軟弱地基處理計算

2.1 換填處理方案計算

換填處理方案選取最不利位置進行計算分析[2]，選取斷面K1+360 處為低填淺挖路段，鉆孔編號為K24，該處現狀土層分布情況如表2 所示。

表2 K24 現狀土層分布表

2.1.1 承載力計算

（1）換填墊層參數,墊層材料為毛渣石，壓縮模量30MPa，承載力200kPa，墊層厚度2.5m，壓力擴散角25°。

（2）路面底面承載力驗算,路面底面埋深0.9m，路面底面平均壓力pk為60kPa，路面底面最大壓力pkmax為60kPa，墊層承載力特征值fz為215.9kPa。pk≤fz滿足要求，pkmax≤1.2×fz滿足要求，因此路面底面承載力滿足要求。

（3）換填墊層底面處承載力驗算,墊層應力擴散角α 為25°，墊層底附加應力pz為24.9kPa，墊層底自重應力pcz為60.2kPa，墊層底（pz+pcz）為85.1kPa，墊層底地基土承載力特征值fz為125.2kPa。（pz+pcz）≤fz，墊層底面地基土的承載力滿足要求。

（4）下臥層地基土的承載力驗算，下臥層地基土的承載力計算結果如表3 所示，計算結果均滿足要求。

表3 下臥層承載力計算表

2.1.2 沉降計算

計算土層壓縮模量的當量值4.186MPa，總沉降量101.85mm≤300mm，路基總沉降量滿足要求[3]，計算結果如表4 所示。

表4 沉降計算表

2.2 水泥攪拌樁處理方案計算

水泥攪拌樁處理方案同樣選取最不利位置進行計算分析，選取斷面K2+820 處同樣為低填淺挖路段，鉆孔編號為K13，該處現狀土層分布情況如表5 所示。

表5 K13 現狀土層分布表

水泥攪拌樁布置形式為正三角形，樁間距1.5m，樁直徑500mm，樁長10m，單樁承載力特征值98.175kN，樁間土承載力折減系數0.3，墊層厚度300mm，墊層超出樁外側的距離300mm，水泥攪拌樁處理土層參數如表6 所示。

表6 水泥攪拌樁處理土層參數

2.2.1 承載力計算

（1）路面底面承載力驗算，路面底面平均壓力pk為60kPa，路面底面最大壓力pkmax為60kPa，路面底面自重壓力pc為15.9kPa，置換率m 為0.101，樁間土承載力fsk為71.5kPa，復合地基承載力特征值fspk為69.7kPa，修正后復合地基承載力特征值fz為76.8kPa。pk≤fz滿足要求，pkmax≤1.2×fz滿足要求，因此復合地基承載力滿足要求。

（2）地基處理深度范圍內土層的承載力驗算，地基處理深度范圍內土層承載力計算結果如表7 所示，計算結果均滿足要求。

表7 地基處理深度范圍內土層承載力計算表

（3）下臥土層承載力驗算，下臥土層承載力計算結果如表8 所示，計算結果均滿足要求。

表8 下臥土層承載力計算表

2.2.2 沉降計算

復合土層沉降量為56.23mm，計算結果如表9所示。

復合土層以下土層壓縮模量當量值為3.847MPa，復合土層以下沉降量31.50mm，計算結果如表10所示。

表10 復合土層以下土層沉降計算表

總沉降量：56.23+31.50=87.74mm≤300mm，路基總沉降量滿足要求。

3 低填淺挖路段軟弱地基處理計算結果

3.1 軟弱地基土厚度不大且具備一定承載力時

此種情況宜采取換填處理方案，例如該項目K24孔位路段表層素填土厚5.6m，其下為淤泥厚3.3m。對于此情況設計人員通常會采用水泥攪拌樁處理方案以滿足承載力和沉降要求，然而由于其軟弱土層厚度不大且具備一定的承載力，采用換填處理方案其沉降計算可滿足設計要求，且由于屬于低填淺挖路段，其承載力和整體穩(wěn)定性更容易滿足要求，如該項目對表層素填土進行換填處理后，沉降量101.85mm 滿足設計要求且有較大富余，承載力也均滿足要求。

因此，在該種情況時應當首先對其沉降量進行計算，如果能滿足要求再對其承載力和穩(wěn)定性進行復核，均能滿足要求后可采用換填處理方案，從而使設計更加經濟適用。

3.2 軟弱地基土厚度較大沉降量較大時

此種情況宜采用水泥攪拌樁或其他深層加固法處理方案，例如該項目K13 孔位路段表層為素填土厚1m，其下為淤泥質土（含黏性土夾層）15.2m 厚（黏性土夾層1.6m）。由于其淤泥質土層厚度較大，且承載力低壓縮性大，采用換填處理方案沉降量較大不滿足要求，因此需采用深層加固法水泥攪拌樁處理方案[4]。

4 結語

低填淺挖路段軟弱地基常見于平原多河流湖泊地區(qū)，其軟弱土層厚度及性質存在差異，使得地基處理設計難度較大，需分情況采用不同的處理方案。選擇不同的處理方案不僅關系到道路建設的經濟性與適用性，更關系到道路建成后的安全性和耐久性。文章通過對武漢某平原區(qū)公路低填淺挖路段軟弱地基處理方案進行計算分析，對不同工況下的設計方案進行評估，得出可靠的結論，其能夠為類似情況的道路項目提供一定參考。