低填浅挖路段软弱地基处理设计方案研究

蔡天然

（四川林康工程勘察设计有限公司，四川 甘孜州 626300）

0 引言

道路低填浅挖段常分布有农田水塘且邻近河流湖泊，由于该路段软弱地基土层工程性质较差，对路基工程和其他构造物基础均造成不利影响，例如路基的不均匀沉降影响行车舒适性，强度及稳定性降低会造成结构物破坏等[1]，因此低填浅挖路段软弱地基处理设计方案研究至关重要，本文旨在优化其设计方案，使其建设成本较低且能满足规范要求。

1 工程概况

武汉某平原区公路全长5048.78m，红线宽50m，道路等级为一级公路兼城市主干路，设计速度为60km/h。拟建场区属长江冲积一级阶地，软弱地基土层厚度较大，道路沿线地基土层设计参数如表1所示。

表1 道路沿线地基土层设计参数

2 低填浅挖路段软弱地基处理计算

2.1 换填处理方案计算

换填处理方案选取最不利位置进行计算分析[2]，选取断面K1+360 处为低填浅挖路段，钻孔编号为K24，该处现状土层分布情况如表2 所示。

表2 K24 现状土层分布表

2.1.1 承载力计算

（1）换填垫层参数,垫层材料为毛渣石，压缩模量30MPa，承载力200kPa，垫层厚度2.5m，压力扩散角25°。

（2）路面底面承载力验算,路面底面埋深0.9m，路面底面平均压力pk为60kPa，路面底面最大压力pkmax为60kPa，垫层承载力特征值fz为215.9kPa。pk≤fz满足要求，pkmax≤1.2×fz满足要求，因此路面底面承载力满足要求。

（3）换填垫层底面处承载力验算,垫层应力扩散角α 为25°，垫层底附加应力pz为24.9kPa，垫层底自重应力pcz为60.2kPa，垫层底（pz+pcz）为85.1kPa，垫层底地基土承载力特征值fz为125.2kPa。（pz+pcz）≤fz，垫层底面地基土的承载力满足要求。

（4）下卧层地基土的承载力验算，下卧层地基土的承载力计算结果如表3 所示，计算结果均满足要求。

表3 下卧层承载力计算表

2.1.2 沉降计算

计算土层压缩模量的当量值4.186MPa，总沉降量101.85mm≤300mm，路基总沉降量满足要求[3]，计算结果如表4 所示。

表4 沉降计算表

2.2 水泥搅拌桩处理方案计算

水泥搅拌桩处理方案同样选取最不利位置进行计算分析，选取断面K2+820 处同样为低填浅挖路段，钻孔编号为K13，该处现状土层分布情况如表5 所示。

表5 K13 现状土层分布表

水泥搅拌桩布置形式为正三角形，桩间距1.5m，桩直径500mm，桩长10m，单桩承载力特征值98.175kN，桩间土承载力折减系数0.3，垫层厚度300mm，垫层超出桩外侧的距离300mm，水泥搅拌桩处理土层参数如表6 所示。

表6 水泥搅拌桩处理土层参数

2.2.1 承载力计算

（1）路面底面承载力验算，路面底面平均压力pk为60kPa，路面底面最大压力pkmax为60kPa，路面底面自重压力pc为15.9kPa，置换率m 为0.101，桩间土承载力fsk为71.5kPa，复合地基承载力特征值fspk为69.7kPa，修正后复合地基承载力特征值fz为76.8kPa。pk≤fz满足要求，pkmax≤1.2×fz满足要求，因此复合地基承载力满足要求。

（2）地基处理深度范围内土层的承载力验算，地基处理深度范围内土层承载力计算结果如表7 所示，计算结果均满足要求。

表7 地基处理深度范围内土层承载力计算表

（3）下卧土层承载力验算，下卧土层承载力计算结果如表8 所示，计算结果均满足要求。

表8 下卧土层承载力计算表

2.2.2 沉降计算

复合土层沉降量为56.23mm，计算结果如表9所示。

复合土层以下土层压缩模量当量值为3.847MPa，复合土层以下沉降量31.50mm，计算结果如表10所示。

表10 复合土层以下土层沉降计算表

总沉降量：56.23+31.50=87.74mm≤300mm，路基总沉降量满足要求。

3 低填浅挖路段软弱地基处理计算结果

3.1 软弱地基土厚度不大且具备一定承载力时

此种情况宜采取换填处理方案，例如该项目K24孔位路段表层素填土厚5.6m，其下为淤泥厚3.3m。对于此情况设计人员通常会采用水泥搅拌桩处理方案以满足承载力和沉降要求，然而由于其软弱土层厚度不大且具备一定的承载力，采用换填处理方案其沉降计算可满足设计要求，且由于属于低填浅挖路段，其承载力和整体稳定性更容易满足要求，如该项目对表层素填土进行换填处理后，沉降量101.85mm 满足设计要求且有较大富余，承载力也均满足要求。

因此，在该种情况时应当首先对其沉降量进行计算，如果能满足要求再对其承载力和稳定性进行复核，均能满足要求后可采用换填处理方案，从而使设计更加经济适用。

3.2 软弱地基土厚度较大沉降量较大时

此种情况宜采用水泥搅拌桩或其他深层加固法处理方案，例如该项目K13 孔位路段表层为素填土厚1m，其下为淤泥质土（含黏性土夹层）15.2m 厚（黏性土夹层1.6m）。由于其淤泥质土层厚度较大，且承载力低压缩性大，采用换填处理方案沉降量较大不满足要求，因此需采用深层加固法水泥搅拌桩处理方案[4]。

4 结语

低填浅挖路段软弱地基常见于平原多河流湖泊地区，其软弱土层厚度及性质存在差异，使得地基处理设计难度较大，需分情况采用不同的处理方案。选择不同的处理方案不仅关系到道路建设的经济性与适用性，更关系到道路建成后的安全性和耐久性。文章通过对武汉某平原区公路低填浅挖路段软弱地基处理方案进行计算分析，对不同工况下的设计方案进行评估，得出可靠的结论，其能够为类似情况的道路项目提供一定参考。