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路基处理技术在软土地区城市道路设计中的运用

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随着近年来国家基础设施建设的步伐不断加快,市政道路作为基础设施工程的重要组成部分,在设计和施工中各项问题也在不断被发现和解决,其中路基处理技术在软土地区城市道路建设应用中更是占据着十分重要的位置。本文作者将对具体工程展开说明,全面分析几种常见的路基处理技术在软土地区城市道路设计中的应用,以期对该项工程的开展起到帮助和引导作用,进一步提升设计质量。

一、引言

软土指的是强度比正常土层强度低,天然含水量高、各层之间物理力学性质相差较大、压缩性较高的一种软弱土层,在这种土质中一般会含有相应的有机质。由于市政道路的选线布局通常由上位规划决定,线位选择方面具有局限性,使得区域开发中,部分市政道路就会在软土地基的区域进行修建,因此设计过程中,如果不对路基进行相应的处理,在施工或后期运营过程中就很容易出现路堤失稳情况,或是直接对红线外建筑物产生危害。软土路基由于具备很多不利于工程开展的特点,如具有天然含水量高、天然孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低、固结系数小、扰动性大以及透水性差等特点。因此,在设计和施工过程中,如果不将这些问题进行有效处理或采取有效措施,那么很容易使地基强度受到严重影响,在工程完成后易出现变形的问题,或是造成地基下沉等不利于后期建设的问题。在这种情况下,还容易造成路面整体的变形和开裂,严重的甚至会使得工程被破坏,不利于道路的正常使用。因此在城市道路的设计或是施工环节中,要充分研究和分析城市道路和城市地下管线的铺设情况,通过这种方式进一步掌握施工的方式和技巧,从而更好地帮助这项工程的有效开展。基于此,本文将对软土地区城市道路设计中对路基处理技术的应用进行分析,希望对相关工作人员的施工起到参考和指导作用。

二、工程应用具体情况

1.工程情况概述本文在对工程进行研究的过程中选取的是我国河南省某地区一个不良的地质环境作为研究案例,该道路为城市次干路的设计标准,双幅路形式,红线宽35米,断面布置形式为:35米(红线)=5米(人行道)-11米(车行道)-3米(绿化带)-11米(车行道)-5米(人行道),道路全线有1.6公里路段均处在不良地质区域。与市政道路相比,公路在选线过程中会避免选择在不良地质的线位,但市政道路因区域开发受限,两侧用地已进行规划,线位调整可能性不大,故在设计过程中需对道路下的软土地基进行处理后,方可进行实施。经过笔者的实际研究,该地貌主要是因为黄河通过平原的沉积和海陆的运动而形成的过渡地带,由于受到了华夏构造的影响和控制,因此在新生代的喜马拉雅运动过程中,该地区中相继出现了区间性的隆起,导致该地层的覆盖层处于比较薄的状态,由此产生了软弱土层。该地区的主要地层是:(1)素填土:这种类型的土层通常呈现灰黄色,这是由于其是由粘性土组成。该土层在局部上会含有少量的碎石,并且一般呈现出松散的状态,可塑性较强,该层的厚度为10~120cm之间。(2)粘土:这种类型的土层通常呈现灰色的状态,一般处于可塑和软塑的状态,湿感较强,不出现摇震反应,光泽度良好,这种土层的分布比较适宜,厚度为50~120cm。(3)淤泥:一般情况下呈现深灰色或是黑色的状态,呈现出软塑和流塑的状态,这种土层的光泽度较强,同时伴有较强的泥腥味,这类土层中含有的有机质较高,含量一般在1.12%到1.74%,但是由于其含水量较高,因此韧性不佳。通常厚度的变化也相对较大,层厚为60~410cm。由于该工程部分路段路基0~80cm范围内位于淤泥层,为软弱土层,因此在实际对该工程进行操作的过程中需要对其进行相应的路基处理。

2.工程设计原则

(1)软土路基的设计是基于工程地质勘察取得的资料进行的,软土地基处置方案应根据当地的地质、水文、施工机具、材料及环境等条件进行技术经济比较,依据先简后繁、就地取材的原则决定。

(2)在软土地基部位设计路基时,要综合考虑软土、土层成因、类别、分布范围以及修建道路后软土地基的发展趋势、危害程度等。

(3)该工程处于软土地区,作为市政道路,路面下敷设有各类市政管线,如雨水、污水、电力、通信、燃气和热力等等,所以对于沉降控制上有着极高的要求。

(4)在实际施工中,按照以下要求实施:①工程后对剩余沉降的标准进行控制:路面设计需要在使用年限中对剩余沉降的路堤进行控制,将其控制在30厘米左右。②将验算的标准进行稳定:采用更有效的方式如固结应力法进行验算,将路基的稳定系数控制在1.2以上。

三、软土地基的具体处理方案

由于该工程处于路线的穿越区,因此地质条件相对比较复杂,并且该地区的软土和软弱土的分布范围相对比较广泛,所以为了防止承载力的问题对工程造成影响,进一步提升城市道路的质量,在施工的过程中还需要充分考虑工期和投资等外在因素。经过笔者对大量文献和实际工程情况的研究,确定在施工的过程中采用塘渣垫层、土工格栅和堆载预压的处理方式更为合理,这是因为:

1.地基土中的第一层和第三层通常处于比较松散的状态,也就是在素填土和淤泥这两层中的土质较为松散,并且该地区的土层多为流塑或是软塑状态,因此该地区的土具有较强的高压缩性能,相应的承载能力比较低,一般不建议将其当做建筑和构建物中的承载力层。第二层虽然能够得到利用,但是相对来讲其厚度比较小。换填部分的软弱土层可以有效地对地基的承载力进行提升,对于实现设计要求有着十分重要的帮助作用,应采用换填垫层的处理方式对地基进行有效处理。在这项工作的开展过程中,所谓的换填垫层法指的就是借助基础底的附加应力在土层的传递过程中逐渐随着深度的加强而减小的一种分布方式,由于垫层中承受的附加应力比较大,因此软弱的下层将承担着较小的附加应力,从而更好地满足设计环节对地基的基本要求。

2.由于土工格栅在处理软弱地基的应用中有着较大的作用,首先其可以对地基的承载能力进行提升,良好控制沉降,充分提升地基的稳定性。其次增加土体的整体性和连续性,在这种情况下对不均匀的沉降也将做到有效的控制。所以,可以在砂垫层中相应地铺设土工格栅。在对这项工作进行设计的过程中,一般要求土工格栅的拉伸强度要控制在50kN/m以内,同时屈服伸长幅度要控制在10%以内。

3.软土处理要坚持成本低并且还应该满足设计要求的基本原则,同时还要对施工期内预留充足的路堤预压时间进行考虑和研究,因此在这个过程中可以同时采用超载预压法。在实际进行施工的过程中,全线路基一般采用的是塘渣填筑方式,土工格栅通常需要埋设在塘渣垫层中,并在行车道上塘渣垫层的低层适当地铺设一些土工格栅,此外在其上方还可以适当地铺设两层左右的土工格栅,尽可能做到每50厘米设置一道,与此同时每层土工格栅都需要适当地回折两米左右。根据前文对该项工程的分析,建议在进行沉降计算的过程中,适当地采用加筋法或是轻型材料的方式对其进行处理。但是通过笔者对本工程的研究和分析,采用加筋的方式处理桩长的长度较长,但是处理的效果并不理想,并且花费的成本较高。

四、结语

通过对上文的研究和分析,我们可以确定城市道路对软基进行处理的方式比较多样化,并且各有各的适用性,实施时还需要进一步对当地的地质条件、设计原则等进行充分考虑,最终通过对建设工期和投资成本等环节进行控制,选择恰当的地基处理方式。因软土路基存在很多不利于工程开展的特点,如孔隙占比较大、含水量较高和透水性能较差等,所以在实际进行施工的过程中,就更应该对这些问题进行有效处理或采取有效措施,否则很容易造成地基强度受到影响,如此会造成工程完成后出现变形或是造成地基下沉等不利于后期建设的问题。因此通过本文的研究,希望路基处理技术在软土地区城市道路设计中起到更大的帮助作用,全面提升这项工作的质量,为我国建筑工程的发展奠定更稳定的基础。

作者:曹阳 单位:河南省城乡规划设计研究总院有限公司

路基处理技术在软土地区城市道路设计中的运用责任编辑:张雨    阅读:人次