中原地区城镇道路特殊路基设计方法

王坤

（郑州市市政工程勘测设计研究院，郑州450046）

1 引言

在城镇道路建设中，特殊路基处理工程费用和人、材、机消耗在整个工程建设中占据重要比重。在路基设计中，注重资源节约和环境友好，加强理论与实践相结合，总结运用近年来工程建设试验数据与运营评价数据，因地制宜地比选确定特殊路基设计方法尤为重要。

2 中原地区地质特点和常见特殊路基形式

中原地区位于山前冲洪积倾斜平原区与黄河冲积平原区，土体岩性一般为黏性土、粉土、砂性土以及胀缩土、湿陷性黄土、淤泥质软土、液化砂土等特殊类土。其中，郑州以东、开封、商丘等沿黄河一带，受历史黄河泛滥冲积影响，地下水丰富且埋藏浅，淤泥质软土、液化砂土分布广泛，工程地质条件差，地基稳定性差；郑州以西、洛阳等地区因有邙山天然屏障免受黄河泛滥影响，地质条件相对较好，局部分布有湿陷性黄土；焦作、永城等矿业城市随着城镇化发展，部分煤矿采空区也已纳入城市规划范围。

基于上述分析，本文重点阐述中原地区城镇道路软土路基、粉砂路基、湿陷性黄土路基、饱和土路基、采空区路基等特殊路基设计与控制。

3 特殊路基设计控制标准

城镇道路路基应具有足够的强度、稳定性、抗变形能力和耐久性。设计标准主要以重型击实试验所得的压实度、以承载板法或强度仪法测定的路基回弹模量及弯沉值等技术指标进行控制。

4 中原地区典型特殊路基设计

4.1 软土路基设计

当城镇道路路基土符合表1 中的技术指标时，可按照软土路基进行设计。

表1 软土路基鉴别指标

1）当软土层厚度较小、埋深较浅时，宜采用掺灰拌和、换填建筑垃圾再生材料或碎（砾）石等进行浅层地基处理；如地下水位较高，应采用片石、碎石或中粗砂换填，换填料应高出地下水位≥0.5m。

2）当软土层较厚，路基填土高度超过软土地基天然承载力时，应采用水泥土搅拌桩、水泥粉煤灰碎石桩（CFG）等复合地基处理措施；对于饱和粉土、夹有粉砂的饱和软黏土等软土地基，也可采用强夯法处理。

采用水泥土搅拌桩、CFG 桩复合地基时，桩的直径、桩长及间距应经稳定验算和沉降验算确定，相邻净间距应不大于4倍桩径。一般加固时，桩径可取0.5～0.6m，桩间距可取1.8～2.0m，强度按照C20 混凝土指标控制，碎石褥垫层按照0.5m控制【1】。

4.2 含有低液限粉质黏土夹层湿软路基设计

对于受历史黄河泛滥冲积影响严重，在粉土或粉沙土层中存在含水率较大粉质黏土夹层的工程场地，路基设计需结合路基填挖高度以及该夹层土厚度、埋深等因素，采用适宜的处理方式。

4.2.1 零填方及挖方路段

如粉质黏土夹层埋深在路床下2m 深度范围内，宜全部挖除清运，然后回填一定厚度的粒料进行换填，粒料应优先消纳建筑垃圾或采用建筑垃圾再生集料；如2m 深度范围内粉质黏土夹层挖除后，其下仍分布有多层粉质黏土夹层时，经技术经济比选后，可不再继续挖除，通过调整粒料的换填厚度进行优化【2】。

如粉质黏土夹层埋深在路床下2m 深度范围以下且夹层土厚度不大时，宜直接在路床顶换填＞20cm 厚的粒料或灰土进行加强，不再进行挖除。

对于地下水位较高的区域，如换填深度进入地下水位，粒料的换填高度应高出地下水位≥50cm。

4.2.2 填方路基段

若现状地基在清表后，其高程低于路床顶面高程时，属于低填路基，原则上不再对粉质黏土夹层进行挖除，直接修筑路基；对于路基填土高度超过原状土地基承载能力的高填路基，应采用水泥土搅拌桩、CFG 桩等复合地基处理措施。

4.3 废弃沟渠、水塘路基设计

当拟建工程路基途径含有淤泥质土的废弃沟渠、水塘、河道时，应设置施工围堰将水抽排干净并清除淤泥后，采用片石分层填筑硬化基底，然后，采用粒径＜10cm 的碎石等粒料填隙并预留＞20cm 的敷设厚度，同时，保证填筑面高出地下水位≥50cm，然后，再回填素土至路槽底，并按路基压实度要求分层压实【3】，同时，在底基层以下15cm 处铺筑玻璃纤维土工格栅。其中，片石填筑应分层压实控制，当位于路床以下80cm 范围时，每层填筑厚度≤40cm，距路床顶80cm 以下时，每层填筑厚度≤60cm，片石最大粒径≤填筑厚度的2/3，填筑后孔隙率≤23%。

对于极重、特重交通道路，应采取粒料桩、加固桩等措施形成复合地基，提高地基承载力和控制工后沉降。

4.4 高饱和度粉质土、黏质土路基设计

对于高饱和度粉质土、黏质土，应结合土的平均稠度，按表2 判定路基的干湿状态，确保路基处于干燥或中湿状态。如路基土处于潮湿或过湿状态时，应采用晾晒、粒料换填或掺灰处理等措施，提高路基强度。

表2 路基干湿状态的分界稠度参考表

4.5 粉（细）砂路基设计

如道路路床顶面层为粉（细）砂时，该类路基土颗粒松散，压实后表层土失水较快，易造成表层颗粒松散，应掺加一定剂量的水泥进行拌和压实处理20～40cm 厚，水泥掺加剂量一般为3%～4%，具体应通过试验确定。

4.6 湿陷性黄土路基设计

1）对于非自重Ⅰ级（轻微）湿陷性黄土，宜采用翻挖分层回填处理措施。

2）对于饱和度Sr≤60%的Ⅱ级非自重、I 级自重湿陷性黄土，可采用冲击碾压和表面重夯的处治方式；如受周边构筑物等制约不易采用该处治方式时，或饱和度Sr＞60%时，可采用50～100cm 灰土换填或采用建筑垃圾再生集料、碎石等粒料类材料换填处理。

3）场地土自重湿陷等级为Ⅱ（中等湿陷）及以上时，应按照JTG D30—2015《公路路基设计规范》的要求进行专项处治。

4.7 采空区路基设计

当道路场地为采空区时，根据《地质灾害防治条例》（国务院令第394 号），需在可行性研究报告及初步设计阶段进行地质灾害危险性评估和稳定性评价。根据评估、评价结论，对可能引发地质灾害的采空区段进行专项处治后，再结合采空区剩余沉降量等技术指标进行采空区特殊路基设计，并同步做好采空区路基运营监测专项设计，建立动态应急预案，以保证道路运营安全【4】。

5 结语

随着我国城镇化进程和乡村振兴战略的实施，城镇道路的建设范畴已突破传统城区向全域化拓展，不良地质场地的分布和类别将更加复杂，在具体特殊路基设计时，应根据城镇道路所处的场地特点、道路等级、交通等级、车辆构成、原材料供应、经济与环境效益、建筑材料再生利用等因素，因地制宜，科学比选，既要达到路基设计控制标准，又要避免对材料资源的过度消耗和对环境产生的不良影响。