软土地区的公路路基设计研究 刘耀明

发表时间:2021/5/7   来源:《基层建设》2020年第34期   作者:刘耀明
[导读] 摘要:软土路基水分含量高,变形几率较大,因此在对软土路基进行处理时,应当选择合适的施工技术,否则会影响到后续公路的正常使用。
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        摘要:软土路基水分含量高,变形几率较大,因此在对软土路基进行处理时,应当选择合适的施工技术,否则会影响到后续公路的正常使用。因此在软体地区应当对公路路基进行合理的设计,这样才能够保证后续公路的有序使用,减少公路路基病害的出现几率。文章结合福建省福州市连江县筱埕镇公路路基设计案例,对软土地区的特点进行了探讨,分析了该地区公路路基设计的具体方式。
        关键词:软土地区;公路路基;设计
        随着我国交通体系的不断完善,公路施工工程也不断增加,由于我国国土面积辽阔,地质结构类型丰富,在施工过程中极其容易遇到软土路基这一类路基类型。软土路基处理不恰当容易导致路堤出现侧向整体滑动的问题,并且随之会带动边坡位置的外部土体出现隆起的问题,影响公路结构的稳定性,进而造成沉降现象的出现。公路质量受到影响后会给人们的正常行车带来一定安全隐患,降低人们的行车体验,增加交通事故发生几率。因此在实际的施工过程中,必须要重视对软土路基实施有效处理,结合软土路基的特点以及施工现场实际情况,选择合适的处理技术,确保能够对软土路基实施有效加固。
        1.工程案例
        本项目位于福建省福州市连江县筱埕镇,连江县地处福建省东南沿海、闽江口北岸,东与台湾、马祖列岛一衣带水,西傍省会福州,南扼闽江入海口,北控闽浙通道,区位条件十分突出。连江县辖属福州市,是国务院首批沿海开放县份之一,地处海峡西岸经济区前沿,省会城市“半小时经济圈”内,是福建省乃至东南沿海的一个大通道,是福州市都市沿海发展轴北翼地区的重要节点。
        本项目路线起点位于筱埕镇大埕村,桩号为K0+000.000,路线在起点处设一66°平交与现状308省相交,路线沿现有老路拓宽改造至筱埕镇中学前,于K0+57.6处设置一座1-13m小桥,而后甩开老路沿海岸布新线至南山村,终点桩号K1+823.198,路线全长1.823公里。本项目按三级公路标准建设,设计行车速度30km/h,路基宽度12米,横断面布置为:2.75米(路肩)+2x3.25(行车道)+2.75米(路肩)=12米,全路幅铺筑沥青混凝土路面。
        本项目旧路(起点至筱埕镇中学段),现状为水泥混凝土路面,旧路面宽7.0米,两侧路肩宽0.5米。
        2.软土路基的相关概念和特点
        软基即为软土地基,是一类地基类型的统称,如沼泽地等含有大量软土的地基都属于软基的范围内。软土地基具有含水量丰富、强度低、压缩性高和触变性大的特点,主要是由于周围环境和自身构造的影响[1]。软土路基承载能力和抗剪能力稍弱,容易在受到其他应力的影响出现变形的问题,一旦受到外界的压力就会出现变形的状况,同时还有一定的几率出现固结沉降的问题。
        3.软土地区公路路基合理设计的必要性
        在对软土路基进行加固的处理时必须要对道路施工处理方案进行合理设计,这样才能够保证软土路基加固施工技术的有序应用,进而真正强化软土路基的硬度。首先在进行设计时应当分析在加固前公路的设计需求和主要交通功能,评估每日公路所需要承载的负荷量以及车流量,了解地基强度指标,进而定出更加合理的道路施工规划。其次,分析地基荷载量是否有严格的标准和要求,如果在荷载量方面有一定要求,可以在进行软土地基处理时使用适当添加剂,可以提升软土路基的抗压水平以及抗压强度。土壤固化剂的全称其实是土壤固化外加剂,是通过无机材料和有机材料共同组成的固化材料,可以对各类不同的土壤实施固化处理,具有节能环保的特点。
        4.软土地区公路路基设计要点
        4.1利用换填法改善软土路基
        换填法具体所指的将软土地基中的软土层更换为其他填充材料,使用填充材料来作为路基,可以避免软土路基给公路的使用带来其他的不良影响。换填法是使用最多的软土路基浅层处理方法,可将软土或者淤泥土全部换掉,并且取材较为方便,以保障填筑的稳定性。

在进行软土路基开挖时,深度应当控制在两米以内,可以选择人工方式或者机械方式将软土层直接清除道路及范围以外堆放,如果开挖时深度大于两米,应当从端部开始进行分层式的挖掘。换填法使用的过程中需要做到一边压实一边填充,可以保证换填法的应用质量,避免出现未压实的现象。
        4.2利用强夯法改善软土路基
        强夯法这种需要使用机械设备进行夯实路基的方法,要将重量在80kn到300kn之间的夯锤调至到6米到30米的高度后,让夯锤自由下落,进而给软土路基带来强大的冲击力,从而起到夯实软土路基的效果。在夯锤下落时,会使软土路基出现较为强烈的震动反应以及动应力,使得夯面下方的土层能够得到夯实,进而提高软土路基的整体稳固性。强夯法在软土路基加固处理过程中使用较为方便,施工速度较快,成本相对较低,可以在较多类型的土壤类型中进行使用[2]。一般情况下在使用该种方法进行软土路基加固后,可以使软土路基的强度提高到2倍到5倍,压缩性可以减小2倍到10倍,加固影响深度可以达到6米到10米之间,使软土路基中的土地呈现为紧密,结合的状态。
        4.3使用加筋土法强化软土路基
        加筋土法是利用土工织物或者栅格进行加固的手段,将其加入到软土地基之中,使其形成整体,进而增大软土路基的压力扩散角,提高软土路基负荷能力。加筋土法普遍适合使用由于回填土所形成的路堤,适用的土壤类型主要包括软土路基,砂土或者粘性土。在使用土工栅格的过程中,可以将其和砂垫层进行共同使用,将其作为相同的一层,利用这一层传递堤身荷载力,由于这一层的高度和其他层面存在差异,可以将这一层作为路堤搭建的柔性基础,也可以将其作为软土固结时的排水层。垫层处理能够提高软土路基的整体均匀性,并且施工速度较快,能够提高软土路基施工效率,缩短加固工期,可以尽早使得公路恢复正常使用。
        4.4对软土地区进行深层处理
        在对软土路基进行深层处理的过程中可以选择以下几种方法:(1)排水固结法。在软土路基上方施加压力,同时联合内部排水装置,可以尽快将路基中的水分排出,使得软土路基呈现为固结的现象,可以对各类饱和粘性土地实施有效加固。常见的加固方法包括加载预压法以及超载预压法,操作较为简便,加固效果显著,在处理过后土壤整体处于较为均匀的分布状态,但是施工时间较长,并且所需要搬运的土石方量也较大。真空预压法可以避免搬运大量土石方的环节,然而预压力却会受到一定限制,难以处理深度过大的软土路基。(2)高压喷射注浆法。高压喷射注浆法是一种利用注浆管进行加固的手段,这类注浆管普遍装有特殊的喷嘴装置,将其放到软土路基预定的加固深度,利用高压喷射的方式使得固化浆液和软土进行充分混合,在凝固硬化后可以起到加固效果。高压喷射注浆法在国外已经得到了相关行业的普遍认可,并且还研究出可以同时在钻进过程中检测软土路基土壤结构的机械设备,为该种方法的使用提供了一定便利。(3)水泥搅拌桩加固法。水泥搅拌桩加固法主要是利用水泥加固土所产生的反应过程作为加固原理,使用一定设备将水泥喷入到需要加固的软土路基之内,并将其进行持续搅拌,使水泥和土之间逐渐产生水解反应和水化反应,在反应完毕后产生凝胶体,最终可以构成稳固性较强的整体。这种方法可以有效提升土地强度水平,能够充分满足路基使用要求[3]。
        5.结束语
        在对软土路基进行施工的过程中需要注意对道路施工进行合理的建设设计,充分观察当地施工情况以及地质结构,确保处理技术能够符合当地自然环境情况,进而提升加固效果。在软土路基的施工过程中也需要对施工工程实施科学化管理。在进行软土路基加固是可以针对软土路基浅层情况和深层情况分别选择相应的处理技术,在对路基浅层进行处理时,可以选择加筋土法、强夯法、换填法等,在对软土路基深层进行处理时,可以选择深层搅拌法、排水固结法以及高压喷射注浆法等。
        参考文献
        [1]席晓伟,郭凯瑞.高速公路施工中的软土路基施工技术探讨[J].公路交通科技(应用技术版),2020,16(07):15-16+43.
        [2]王贺.高速公路施工中的软土路基施工技术[J].黑龙江交通科技,2020, 43(11):29-30.
        [3]孙慧涛.高速公路施工中的软土路基施工技术[J].交通世界,2020(30): 107-108.
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