中原地區(qū)城鎮(zhèn)道路特殊路基設(shè)計方法

王坤

（鄭州市市政工程勘測設(shè)計研究院，鄭州450046）

1 引言

在城鎮(zhèn)道路建設(shè)中，特殊路基處理工程費用和人、材、機消耗在整個工程建設(shè)中占據(jù)重要比重。在路基設(shè)計中，注重資源節(jié)約和環(huán)境友好，加強理論與實踐相結(jié)合，總結(jié)運用近年來工程建設(shè)試驗數(shù)據(jù)與運營評價數(shù)據(jù)，因地制宜地比選確定特殊路基設(shè)計方法尤為重要。

2 中原地區(qū)地質(zhì)特點和常見特殊路基形式

中原地區(qū)位于山前沖洪積傾斜平原區(qū)與黃河沖積平原區(qū)，土體巖性一般為黏性土、粉土、砂性土以及脹縮土、濕陷性黃土、淤泥質(zhì)軟土、液化砂土等特殊類土。其中，鄭州以東、開封、商丘等沿黃河一帶，受歷史黃河泛濫沖積影響，地下水豐富且埋藏淺，淤泥質(zhì)軟土、液化砂土分布廣泛，工程地質(zhì)條件差，地基穩(wěn)定性差；鄭州以西、洛陽等地區(qū)因有邙山天然屏障免受黃河泛濫影響，地質(zhì)條件相對較好，局部分布有濕陷性黃土；焦作、永城等礦業(yè)城市隨著城鎮(zhèn)化發(fā)展，部分煤礦采空區(qū)也已納入城市規(guī)劃范圍。

基于上述分析，本文重點闡述中原地區(qū)城鎮(zhèn)道路軟土路基、粉砂路基、濕陷性黃土路基、飽和土路基、采空區(qū)路基等特殊路基設(shè)計與控制。

3 特殊路基設(shè)計控制標(biāo)準(zhǔn)

城鎮(zhèn)道路路基應(yīng)具有足夠的強度、穩(wěn)定性、抗變形能力和耐久性。設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)主要以重型擊實試驗所得的壓實度、以承載板法或強度儀法測定的路基回彈模量及彎沉值等技術(shù)指標(biāo)進行控制。

4 中原地區(qū)典型特殊路基設(shè)計

4.1 軟土路基設(shè)計

當(dāng)城鎮(zhèn)道路路基土符合表1 中的技術(shù)指標(biāo)時，可按照軟土路基進行設(shè)計。

表1 軟土路基鑒別指標(biāo)

1）當(dāng)軟土層厚度較小、埋深較淺時，宜采用摻灰拌和、換填建筑垃圾再生材料或碎（礫）石等進行淺層地基處理；如地下水位較高，應(yīng)采用片石、碎石或中粗砂換填，換填料應(yīng)高出地下水位≥0.5m。

2）當(dāng)軟土層較厚，路基填土高度超過軟土地基天然承載力時，應(yīng)采用水泥土攪拌樁、水泥粉煤灰碎石樁（CFG）等復(fù)合地基處理措施；對于飽和粉土、夾有粉砂的飽和軟黏土等軟土地基，也可采用強夯法處理。

采用水泥土攪拌樁、CFG 樁復(fù)合地基時，樁的直徑、樁長及間距應(yīng)經(jīng)穩(wěn)定驗算和沉降驗算確定，相鄰凈間距應(yīng)不大于4倍樁徑。一般加固時，樁徑可取0.5～0.6m，樁間距可取1.8～2.0m，強度按照C20 混凝土指標(biāo)控制，碎石褥墊層按照0.5m控制【1】。

4.2 含有低液限粉質(zhì)黏土夾層濕軟路基設(shè)計

對于受歷史黃河泛濫沖積影響嚴(yán)重，在粉土或粉沙土層中存在含水率較大粉質(zhì)黏土夾層的工程場地，路基設(shè)計需結(jié)合路基填挖高度以及該夾層土厚度、埋深等因素，采用適宜的處理方式。

4.2.1 零填方及挖方路段

如粉質(zhì)黏土夾層埋深在路床下2m 深度范圍內(nèi)，宜全部挖除清運，然后回填一定厚度的粒料進行換填，粒料應(yīng)優(yōu)先消納建筑垃圾或采用建筑垃圾再生集料；如2m 深度范圍內(nèi)粉質(zhì)黏土夾層挖除后，其下仍分布有多層粉質(zhì)黏土夾層時，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟比選后，可不再繼續(xù)挖除，通過調(diào)整粒料的換填厚度進行優(yōu)化【2】。

如粉質(zhì)黏土夾層埋深在路床下2m 深度范圍以下且夾層土厚度不大時，宜直接在路床頂換填＞20cm 厚的粒料或灰土進行加強，不再進行挖除。

對于地下水位較高的區(qū)域，如換填深度進入地下水位，粒料的換填高度應(yīng)高出地下水位≥50cm。

4.2.2 填方路基段

若現(xiàn)狀地基在清表后，其高程低于路床頂面高程時，屬于低填路基，原則上不再對粉質(zhì)黏土夾層進行挖除，直接修筑路基；對于路基填土高度超過原狀土地基承載能力的高填路基，應(yīng)采用水泥土攪拌樁、CFG 樁等復(fù)合地基處理措施。

4.3 廢棄溝渠、水塘路基設(shè)計

當(dāng)擬建工程路基途徑含有淤泥質(zhì)土的廢棄溝渠、水塘、河道時，應(yīng)設(shè)置施工圍堰將水抽排干凈并清除淤泥后，采用片石分層填筑硬化基底，然后，采用粒徑＜10cm 的碎石等粒料填隙并預(yù)留＞20cm 的敷設(shè)厚度，同時，保證填筑面高出地下水位≥50cm，然后，再回填素土至路槽底，并按路基壓實度要求分層壓實【3】，同時，在底基層以下15cm 處鋪筑玻璃纖維土工格柵。其中，片石填筑應(yīng)分層壓實控制，當(dāng)位于路床以下80cm 范圍時，每層填筑厚度≤40cm，距路床頂80cm 以下時，每層填筑厚度≤60cm，片石最大粒徑≤填筑厚度的2/3，填筑后孔隙率≤23%。

對于極重、特重交通道路，應(yīng)采取粒料樁、加固樁等措施形成復(fù)合地基，提高地基承載力和控制工后沉降。

4.4 高飽和度粉質(zhì)土、黏質(zhì)土路基設(shè)計

對于高飽和度粉質(zhì)土、黏質(zhì)土，應(yīng)結(jié)合土的平均稠度，按表2 判定路基的干濕狀態(tài)，確保路基處于干燥或中濕狀態(tài)。如路基土處于潮濕或過濕狀態(tài)時，應(yīng)采用晾曬、粒料換填或摻灰處理等措施，提高路基強度。

表2 路基干濕狀態(tài)的分界稠度參考表

4.5 粉（細）砂路基設(shè)計

如道路路床頂面層為粉（細）砂時，該類路基土顆粒松散，壓實后表層土失水較快，易造成表層顆粒松散，應(yīng)摻加一定劑量的水泥進行拌和壓實處理20～40cm 厚，水泥摻加劑量一般為3%～4%，具體應(yīng)通過試驗確定。

4.6 濕陷性黃土路基設(shè)計

1）對于非自重Ⅰ級（輕微）濕陷性黃土，宜采用翻挖分層回填處理措施。

2）對于飽和度Sr≤60%的Ⅱ級非自重、I 級自重濕陷性黃土，可采用沖擊碾壓和表面重夯的處治方式；如受周邊構(gòu)筑物等制約不易采用該處治方式時，或飽和度Sr＞60%時，可采用50～100cm 灰土換填或采用建筑垃圾再生集料、碎石等粒料類材料換填處理。

3）場地土自重濕陷等級為Ⅱ（中等濕陷）及以上時，應(yīng)按照J(rèn)TG D30—2015《公路路基設(shè)計規(guī)范》的要求進行專項處治。

4.7 采空區(qū)路基設(shè)計

當(dāng)?shù)缆穲龅貫椴煽諈^(qū)時，根據(jù)《地質(zhì)災(zāi)害防治條例》（國務(wù)院令第394 號），需在可行性研究報告及初步設(shè)計階段進行地質(zhì)災(zāi)害危險性評估和穩(wěn)定性評價。根據(jù)評估、評價結(jié)論，對可能引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的采空區(qū)段進行專項處治后，再結(jié)合采空區(qū)剩余沉降量等技術(shù)指標(biāo)進行采空區(qū)特殊路基設(shè)計，并同步做好采空區(qū)路基運營監(jiān)測專項設(shè)計，建立動態(tài)應(yīng)急預(yù)案，以保證道路運營安全【4】。

5 結(jié)語

隨著我國城鎮(zhèn)化進程和鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的實施，城鎮(zhèn)道路的建設(shè)范疇已突破傳統(tǒng)城區(qū)向全域化拓展，不良地質(zhì)場地的分布和類別將更加復(fù)雜，在具體特殊路基設(shè)計時，應(yīng)根據(jù)城鎮(zhèn)道路所處的場地特點、道路等級、交通等級、車輛構(gòu)成、原材料供應(yīng)、經(jīng)濟與環(huán)境效益、建筑材料再生利用等因素，因地制宜，科學(xué)比選，既要達到路基設(shè)計控制標(biāo)準(zhǔn)，又要避免對材料資源的過度消耗和對環(huán)境產(chǎn)生的不良影響。