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浅谈城市道路软土地基处理 摘要：软土路基对城市道路的不利影响主要是由于软土路基的抗剪强度不足，难以承受路面传递的荷载作用，在荷载作用下软土路基会产生局部或者整体剪切破坏，从而产生路面路堤塌方、失稳，造成道路结构层的破坏。我们在进行软土路基处理的主要目的是相同的，即增加地基承载力，增强地基强度，减小沉降量。本文根据工程实例，对城市道路的软基处理方法及效果进行探索。 关键词：道路；软基处理 Abstract: the soft soil subgrade of urban road is mainly due to the adverse effect of the soft soil foundation shear strength is insufficient, unbearable pavement of load transfer, under load soft soil subgrade will produce the local or overall shear failure, resulting in a pavement collapsed embankment, instability, causing the destruction of road construction layer. We in the soft soil subgrade treatment of the main purpose is the same, namely increase foundation bearing capacity, enhance the foundation strength, reduce the settlement. In this paper, according to the project examples, the urban road soft foundation treatment method to explore and effect. Keywords: road; Soft foundation treatment 中图分类号：TU471.8 文献标识码：A文章编号： 随着经济的发展，城市规模不断扩大，目前我国已建成和正在修建的城市道路，很多区域路基为软土路基，软土层较厚，分布较广，软土路基的处理工作成为道路建设研究的重点。软土路基是路基中土的含水量高、孔隙比大、压缩性高、透水性能交差以及抗剪强度低。软土的成分复杂，含有大量的碳酸盐以及蒸发盐等化学成因物质和腐殖泥碎屑等生物成因物质。软土一般是在流水环境中沉积而成，带有粉砂颗粒并呈现明显的层理，地区差异性较大。 一、工程概况 某道路软土处理工程长度为2.243 km，路基地层含水量大、持力层横坡较大，施工中容易产生失稳现象。路基概况如图1所示： 图1路基地层概况 二、软土地基经处理后方能分层填筑路基 我们在路基填筑中提出了以下几点措施，增加了软土路基的稳定性。 （1）路基施工准备 该段路基土方工程量大、分布不均匀、不仅自身的其它工程与设施，如路基排水、加固等相互制约，而同其工程项目，如软基处理、涵洞、路面及附属设施相互交错。因此路基施工，在质量标准、技术操作、施工管理等具有特殊性。为提高路基的质量与稳定性，要保证正常施工，施工前的准备工作，极为重要，它是组织施工的第一步，无准备的施工和准备不充足，均将使路基施工的基本工作难以顺利进行。 建全施工队伍和管理机构，明确施工任务，制定必要的规章制度，确立应达到的目标等。 现场勘查与核对设计文件，确定土源，注意当地的风俗习惯，交通规则，提前清除土源区的地面拆迁、和现场车辆组织管理，清除路基范围内的一切障碍物。 临时工程，包括现场的供电、供水，修理便桥、便道架设临时通讯，设置施工用房(建立生活区)。 (2)路基排水 根据水源的不同路基排水分为路面排水和地下排水，路面水对路基产生冲刷和渗透，冲刷可能导致路基整体稳定性受损害，形成水渗现象。渗入路基的水分，使土体过湿而降低路基强度。地下水对路基的危害程度，因条件而定。轻者使路基湿软，重者使路基翻浆或边坡滑塌，甚至使路基整个沿滑动面滑动。 路基排水的主要任务，就是将路基范围内的土基湿度降低到一定范围内，保持路基常年处于干燥状态，确保路基路面具有足够的强度与稳定性。 路基施工前应校核路基排水系统是否完备和妥善，重视排水工程的质量和使用效果。将影响路基稳定性的地面水，排除和拦截于用地范围以外，并防止地面漫流、滞积或下渗。如设置边沟、截水沟、跌水和急流槽、倒虹吸和渡水槽。将影响路基稳定的地下水隔断、梳干、降低，并引导至路基范围以外。如设置盲沟、渗沟和渗井。此外，应根据实际情况，设置施工现场的临时性排水措施，以保证路基土石方及附属结构物在正常条件下进行施工作业，消除路基底和土体内有关水的隐患，保证路基工程质量、提高工作效率。 （3）设置填石隔水层 本着经济合理的原则，本工程的软基处理基本采用砂垫层结合塑料排水板、土工布等方式进行处理。这种处理方法应该说施工方便、速度快，比较节约资金，但也有其不利的一方面，即软土的排水固结期较长，路基填筑完成后还应进行预压，路基的稳定期较长。砂垫层在软基处理中除了起扩散应力的作用外，更重要的是作为软土排水固结时的地面排水通道，因此在一定期限内应确保砂垫层排水畅通。 该道路工程某段一石方爆破区，施工图纸上只考虑土石方平衡利用，在路线纵向上分布很不均匀。为了避免路基填土污染砂垫层，我们向业主建议在砂垫层上增设一道全宽填石隔水层，厚度约为1 m，利用石方爆破区的石料作为填石隔水层的填料。 该隔水层一方面可以避免路基填土污染砂垫层，保持砂垫层排水畅通;其次隔水层能够有效阻断地下水通过毛细孔作用浸泡填土路基;第三，增加隔水层后，提高了填土路基的底高程，使路基在软土沉降稳定后免受地下水的影响。因为软土地基在荷载的作用下不断地排水固结、一般是路中心沉降量最大，路基两侧坡脚处最小，因此在软土地基沉降基本稳定后，地基表面形成一个抛物面，地下水容易在抛物面底部聚集，不利于路基稳定。路基沉降相对稳定后断面如图2所示。 1淤泥原地面线；2填石隔水层；3砂抛垫层；4塑料排水板 图2地基处理示意图 （4）加强路基沉降监测 软土路基的填筑施工，应以路基变形即时观测结果指导施工。在路基填筑施工前，沿路线纵向选取若干具有代表性的断面(选取的断面应有指导性，宜选用软土深度较大或箱涵等结构物的桩号)，作为路基变形观测断面，利用观测结果动态地判断路基是否稳定，是否可继续施工。在观测断面上设置变形观测桩，变形观测桩分为两种类型，一种为分沉降观测桩，设置在路中心及左右路肩距边缘0.5m处;另一种为侧向位移观测桩，设置在距路基坡脚5 m处，侧向位移观测桩采用100100mm的方木制成，顶面设置观测点，桩的埋设深度不应小于1.5 m，避免其他因素影响观测结果。沉降观测桩采用一块500500 mm的钢板(底板)及钢管制成，观测钢管分节制作，每节长度为300500mm，两端加工成螺纹丝口，采用有内螺纹丝口的套管连接。在填筑施工前埋设好首节沉降观测桩，以后随着路基分层填筑的增高而连接加高。在施工过程中要加强对观测桩的保护，在桩位设置明显的警示标志，避免观测桩受到破坏，保持沉降观测的连续性(详见图3)。 1沉降观测杆，分节接高；2沉降观测杆底钢板；3侧向位移观测杆 图3路基沉降点设置 在填筑施工期内，每填筑一层应进行一次变形观测，如果相邻两层填筑间隔时间较长时，则每隔三天应进行一次观测;在预压期内每隔14天应进行一次变形观测;每次观测结果应进行整理、对比分析，用于严格控制填筑速率。一般认为:日沉降量10 mm以及日侧向位移量5 mm的情况下，路基是相对稳定的，可以连续施工。若观测结果超过上述规定，应立即停止填筑施工，分析原因，待路基稳定有保证后方可继续施工。 （5）超载预压 本工程软土地路基上有9座箱涵、通道等构造物，施工均采用反槽开挖法，即待软土路基填筑完成后并沉降相对稳定后再开挖沟槽进行结构施工。由于涵址处软土路基均采用砂垫层结合塑料排水板处理，软土地基排水固结的速度比较缓慢，箱涵等构造物的施工时间拖后，将会影响总工期。为了缩短工期，在确保路基填筑质量的前提下，我们采取相应措施，在箱涵等构造物中心桩号前后4050m的范围内局部加快填筑速度，并采取超载预压的方法，加大软土固结的速度，缩短软土稳定时间。所谓的超载预压，就是路基实际填筑高度大于设计要求(包括路面结构层换算的填土高度)，使软土在超过设计荷载的状态下排水固结。超载可以增大地基土层中的附加应力z，根据土层的最终变形量S为: （1） 式中土的压缩系数; e1施压前土的孔隙比; H淤泥层的厚度。 由(1)式可以看出地基土层附加应力z的增加会引起土层最终变形量S的增加，为达到设计荷载下土层变形量St所需要的时间为: （2） 式中C反映地基固结性能的待定常数; St设计荷载下地基的变形量; t达到设计荷载下地基变形所需要的时间。 当增大土层的最终变形量S时可以减小设计荷载下地基变形所需要的时间t，由以上分析可以看出超载预压可以缩短设计荷载下地基固结所需要的时间，并可以在一定程度上减少构筑物的工后沉降。 实践证明由于箱涵等构造物处的软土提前(相对其他路段)填筑完成，提前进入预压期，并且在超载的状态下固结，缩短软土固结稳定时间，可以提前进行箱涵等构造物的施工，并在一定程度上减少了构造物的工后沉降。 （6）反压护道 本工程软土地基的下卧持力层横坡较大，软土在路基与其下卧层之间形成“软土楔体”，施工中容易造成失稳现象，尤其是“滑坡”现象。“滑坡”现象一般会发生在危险的一侧(左侧)，为此，本工程在路基左侧坡脚处设置一个反压护道，增加软土路基的稳定性。软土路基稳定性分析如图4所示。其计算过程为: G1滑弧体的重力，使滑弧体沿滑弧中心O点顺时针运动趋势 G2滑弧面平均摩擦力，使滑弧体沿O点逆时针运动趋势 G3反压护道重力，使滑弧体沿O点逆时针运动趋势 图4路基稳定性分析简图 当量的高度 路基除承受自身作用外，同时承受行车荷载作用。在边坡稳定验算时，按车辆最不利情况排列，并将车辆的设计荷载换算成土柱高，又称为当量高度，以ho表示。 （3） 式中h0当量高度，m; N横向分布的车辆数; Q每一车辆重量; L车辆前后的着地长度; Y土的容重; B横向分布车辆轮胎最外缘之间总距。 计算公式 图5圆弧滑动条分法计算简图 如图5所示，设滑动面为如图所示的AB弧，将AB弧上可能滑动的土体划分为若干小段，在任一小段的可能滑动面上，则有Wi力作用着。Wi可分解为垂直于小段滑动面的法向分力 和切于该面的切向的分力 ，其中i为该圆弧段中心点的半径线与通过圆心的坚线之间的夹角。在滑动面上，由所有自重引起的切向力所产生的滑动力矩(对滑动圆心)为：（4） 由所有土条底部抗剪强度所产生的抗滑力矩(对滑动圆心)为: （5） 式中LiAB的弧长; fi土