軟土地基上道路設計分析及存在問題研究

鞠瑾

【摘 要】隨著經濟的快速發(fā)展和和諧社會的構建，我國的交通運輸行業(yè)得到了飛速的發(fā)展，在道路設計過程中，經常會遇到軟土地基的問題，如果不能將軟土地基處理好，就很有可能對道路工程的整體施工質量造成嚴重的影響，因此，加強道路設計中軟土地基處理管理有十分重要的意義。本文分析了軟土地基上道路設計存在問題及對策，探討了道路設計過程中軟土地基的處理方法。

【關鍵詞】軟土地基；道路設計；對策

軟土地基問題對道路工程施工有很大的影響，因此，加強道路設計中軟基處理有十分重要的意義。目前，在道路設計中，軟基處理的方法有很多，并且各種方法都有不同的特點，在實際施工處理中，要根據當地的情況，選擇技術可靠、安全經濟的軟基處理方法，從而為道路工程的施工質量提供保障。

一、軟土地基上道路設計存在問題及對策

1.軟土路基設計參數的選用。

（1）軟土路基設計的成敗，不僅取決于處治方案的選擇是否合理，往往還與軟基土體參數的合理選用有密切的關系。軟土地基處治，需要進行大量的取樣試驗，才能獲取設計需要的參數。

軟土的設計參數主要包括兩個方面：力學性質和壓縮性質。軟土力學性質的確定主要采用原位測試與室內試驗相結合的方法。原位測試以靜力觸探和十字板剪切為基礎，可以確定軟土的承載力和抗剪能力，與室內試驗對土樣進行快剪和固結快剪所得的抗剪指標作一綜合分析，可確定軟土的抗剪強度。

（2）壓縮性質的確定主要采用對原裝土樣進行徑向和豎向壓縮以模擬在進行排水處理情況下，土體徑向和豎向的排水能力。高精度的勘察是準確獲取設計參數的前提條件，在勘察可靠的情況下，設計人員在設計時仍然有一些問題需要注意：第一，孔隙比、含水量和密度等物理參數的選取一般不存在很大的問題，直接采用試驗結果即可；第二，在進行沉降分析時盡量采用e-p曲線，而不要采用壓縮模量Es-p曲線，因為這二者中e-p曲線是原始的，而壓縮模量Es-p曲線是通過e-p曲線導出的，在推導過程中可能產生一定的誤差；第三，在進行路基穩(wěn)定分析時，快剪和固結快剪的指標選取要注意室內實驗與原位測試相結合，一般室內實驗（包括直剪和三軸）比現場測試（十字板剪切、平板載荷試驗等）得到的土體內聚力要小得多，設計時應結合土體性質和工程的重要性，綜合選取。

2.排水固結法。

（1）軟土地基中的孔隙水在路堤荷載作用下產生超孔隙水壓力，促使孔隙水逐漸排除，軟土孔隙被壓縮，引起路基的沉降變形，這一階段產生的沉降變形即為路基的固結沉降。為了使沉降變形在路基施工階段完成，需要加快地基的固結沉降速率，減小路基工后沉降，為此常用塑料板排水和袋裝砂井排水等措施通過改善地基土體的滲透性和縮短排水路徑的措施處治軟土地基。

（2）軟土地基固結沉降分析多采用二維固結理論，軟土路基穩(wěn)定性分析出于安全性的要求不考慮土體內聚力隨著固結而逐漸提高的狀況，而只考慮土體摩擦角的提高，另外不考慮袋裝砂井中砂對土體強度的影響。如果穩(wěn)定系數不滿足可考慮在軟基表面鋪設土工格柵（或編織式土工布）和反壓護道等措施進行處理。

3.樁體復合地基設計。復合地基的工程特性主要體現在以下幾個方面：能夠提高地基的承載力，減少上部結構物的沉降變形；采用復合地基提高地基密實度，改善地基的排水條件等，提高沙性土的抗液化能力；樁體在地基中具有加筋作用，能夠提高地基土的抗剪強度，增強地基土的抗滑能力。根據復合地基中樁體材料的不同，可以將樁分為柔性樁和剛性樁兩類，不同類型的樁體復合地基其設計方法各不相同，對其分述如下。

（1）柔性樁復合地基設計。柔性樁復合地基的特點是樁體的剛度相對樁間土體來說不大，常用的處理方法有攪拌樁、旋噴樁、碎石樁、土樁、灰土樁和石灰樁等，其中碎石樁兼有排水固結的功能。這類復合地基加固區(qū)的主固結沉降計算方法主要有復合模量法、應力修正法和樁身壓縮模量法，因設計中關心地基的工后沉降，如采用復合模量法，則工后沉降難于確定，但可根據經驗將總沉降乘以一個系數得到工后沉降。采用應力修正法計算壓縮量時，可根據樁間土分擔的荷載，按照樁間土的壓縮模量，采用分層總和法計算加固區(qū)土層的壓縮量。樁身壓縮模量法是用樁身的壓縮量加上樁底端刺入下臥層的沉降變形量得到加固區(qū)的壓縮量，這種方法和應力修正法一樣也要確定樁土應力比，另外該方法的一個難點是確定樁體刺入下臥層土中的刺入量。柔性樁復合地基穩(wěn)定可由容許承載力或路堤邊坡穩(wěn)定系數來控制，設計位于與結構物（如橋頭和涵洞）相接的部位，宜用承載力控制，而一般路基段宜用邊坡的穩(wěn)定系數控制。

（2）剛性樁復合地基設計。剛性樁復合地基就目前而言，常用的有CFG樁、水泥碎石樁。隨著高速公路對沉降的要求越來越高，沿海地區(qū)開始將已在房建地基處理中廣為應用的管樁引入軟土路基處理中。剛性樁復合地基的穩(wěn)定度一般用容許承載力控制，加固區(qū)沉降的計算則是該類復合地基設計中的難點。剛性樁復合地基的樁土應力比范圍一般在20-100之間，難于確定，應力修正法也難于應用。

由于剛性樁復合地基置換率一般相對較低，復合地基的剛度相對較高，一般來說樁的承載力可以充分發(fā)揮，用樁身壓縮模量法計算是可行的，此時可不考慮樁體本身的壓縮量，先按樁的極限狀態(tài)荷載計算得到樁端的承載密度，從而計算出樁體在下臥層的刺入量。需要注意的是，路堤荷載作用下剛性樁復合地基樁頂應力過于集中，樁體容易破壞碎石墊層的整體性，產生樁頂刺入現象，造成土拱效應，影響高速公路的使用質量。為避免剛性樁刺入路堤內部，可增大墊層與樁體的接觸面積，在樁頂配置樁帽。

二、道路設計中的問題及改進建議

1.道路設計中的問題

（1）圓曲線中直線長度。6V是圓曲線中直線的最小長度，這是在城市建設過程當中對工程進行規(guī)劃的一個硬性規(guī)則，但是這種規(guī)則卻使得很多老的路面大段被浪費，而且也增加了新的道路因為設計的不合理性而被迫拆遷需要重新建造，這樣就耗費了大量的工時，工力，和工費，更重要的是影響了道路的通行，也給出行的車輛和人們造成了極大的不便。

（2）縱斷面設計中的造價問題?？简炓粋€城市的排水系統(tǒng)是否完好，就要看城市道路是否有暴露現象，從09年開始，我國的洪水事件頻頻出現，也越來越嚴重，就是因為很多城市中的排水系統(tǒng)不能夠發(fā)揮它們相應的作用，甚至在有些時段還會出現雨水倒灌現象，縱斷較低的城市道路設計，成為了主要原因。

（3）道路設計超高。路段設置超高，很容易導致讓低速行駛的車輛發(fā)生交通事故，比如車輛傾倒等現象。根據專業(yè)城市道路的設計者結論表明：橫向力系數是關鍵，但是從安全方面來考慮，橫向力系數在0.5是安全。這樣的結論已經在我國的很多城市中得到了廣泛應用和推廣，用事實說話的方法證明了這個推斷是有較高的安全性和可靠性的。

2.改進建議

（1）平曲線半徑控制。在道路設計中對于平曲面的半徑要求極為苛刻，當它的半徑超過了8kg時，很容易讓駕駛員員產生視覺疲勞感，所以設計師在設計的時候，要將平曲線的長度控制在1kg和3kg之間為最佳。

（2）同向圓曲線直線長度控制。不大于超高的曲線長度可以考慮；6v的要求要降低，通過實踐的方法可以檢驗出取值的最小值，一般情況下，它的最小值是3V。道路設計中，隱藏著很多特殊因素，這就需要設計者根據實際情況來進行考慮，特別是在要做好城市排水和防洪的問題上，不能夠因為太過于糾結工程造價多少而忽視了對縱斷面設計要求的規(guī)范。有一些道路即將面對改造的老路，在對它們進行設計的時候，道路設計者更是要做最科學和最合理的設計，該限制的限制，該控制的控制，做到橫向力系數的完整合理。

（3）路基面設計。路基怎樣完好拼接是設計者和建造者常常忽略的問題，保證新路和老路銜接的最好，要采取相應的技術措施，比如，挖臺階，或者將填新土的壓實度準確提高等等，方法有很多。但是如果遇到了河塘路段，還有遇到軟土地基、升降不均勻，設計不標準的情況就很容易造成道路的破損斷裂。這時就需要特別注意防范。

軟土路基的處理的目的是提高該段道路路基的穩(wěn)定性和承載能力。在施工中要根據路基地基的實際情況，選擇合理的處理方法，不僅提高軟土路基的質量。增加承載力和穩(wěn)定性，還可以加快施工工期，取得良好的經濟效益。

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