道路工程杂填土地基处理方案研究

盛 伟

（望城经开区建设开发公司 长沙市 410200）

1 工程概况

郭亮南路位于湖南省长沙市湘江新区，为城市主干路，按双向六车道、设计速度60km／h、标准断面宽46m的标准建设。其中K1+100～K1+360段东侧分布有智能制造产业配套工厂，厂区场平施工时，已将拟建道路路幅范围内一并填土。根据片区控规及道路总体设计方案，本段填挖方高-0.2～0.5m之间，雨污水管道埋深1.6～2.8m之间。根据地勘成果，此段分布有大面积的素填土，其代表性地层及参数如表1。

表1 代表性地层参数一览表

表1中，h为土层厚度（m）、γ为土层重度（kN／m3）、fak为承载力特征值（kPa）、Es为压缩模量（MPa）；素填土主要组成为黏性土（含少量建筑垃圾），地下水位于地面下4.9m。

由于素填土填筑年代约为7年，根据地勘报告其自重固结已完成，但其地基承载力偏低，设计最初提出以下地基处理方案，比选结果如表2。根据初选结果，拟对碎石桩及局部换填方案进行深入的对比。

2 碎石桩方案计算分析

2.1 地基承载力验算

采用碎石桩处理典型情况如图1所示，初步拟

表2 杂填土地基处理方案初选表

定的设计参数为：碎石桩桩径500mm，采用正方形布桩、桩距为s，桩端深入黏性土中1m，设计路床底复合地基承载力容许值［fak］≥120kPa。根据《建筑地基处理技术规范》，复合地基承载力特征值及面积置换率公式如下：

根据规范，处理后桩间土承载力特征值fsk取持力层第一层土的天然地基承载力特征值100kPa，结合本地经验复合地基桩土应力比取n＝3。综合以上两式得：

取桩距s＝1.3m，代入公式得：fspk＝123kPa≥［fak］，此时处理后的地基承载力满足设计要求。

2.2 沉降验算

本项目位于大面积填土区，道路处理范围长260m，宽46m，计算模型确定为：大面积填土区复合地基沉降计算。忽略路面结构层及路床的沉降，沉降计算范围取路床底面至强风化板岩顶面共12.1m。结合《建筑地基处理技术规范》及《建筑地基基础设计规范》，沉降计算公式为：

3 换填方案计算分析

3.1 换填厚度

传统的路基换填处理方案遇到素填土等承载力稍弱的软弱土即采用全部换填的“一刀切”的处理方案，这种方法对于软弱土分布较大的项目来说，投资较多。从理论上分析可知：在地基承载力及路基沉降满足规范要求的前提下，道路换填深度超出路基工作区深度即可，因此可将路基工作区深度作为道路换填厚度最小值，验算地基承载力及沉降，如满足规范要求则可将路基工作区深度作为道路换填厚度；如不满足规范要求则可适当增加换填厚度直至验算满足要求为止。

根据文献，路基工作区深度的计算公式为：

上式中，系数K＝0.5，n＝10，土的重度γ＝18.5kN／m3，P为一侧车轮荷载，按照路面标准荷载BZZ-100（单轴双轮组），P＝50kN。代入公式计算得：Zα＝2.38m。

按不利情况，路面车辆超载一倍P＝100kN考虑，计算得：Zα＝3.00m。设计路面结构层厚度70cm，因此路槽下局部换填厚度为2.3m。具体换填方案为：路槽下超挖2.3m 素填土，然后回填0.8m碎石土及1.5m满足填筑要求的黏土。采用局部换填处理方案的路基典型情况如图2所示。

3.2 地基承载力验算

根据《建筑地基处理技术规范》4.2垫层底面（软弱层顶面）处地基承载力采用以下公式进行验算：pz+pcz≤faz；

垫层底面处土的自重压力值：pcz＝γm·d＝18×2.5＝45；

垫层底面处经深度修正后的地基承载力为：faz＝fak+ηd·γm·（d-0.5）＝100+1×18×（2.5-0.5）＝136。

pz+pcz＝47.9+45＝92.9kPa＜faz＝136kPa。因此换填后的地基承载力满足设计要求。

3.3 沉降验算

计算原理同上文2.2，忽略路面结构层及换填层的沉降，沉降计算范围取垫层底面至强风化板岩顶面共11m。换填处理后沉降计算公式为：

公式中，ψs为沉降计算经验系数，根据本地经验及参考规范，可取值1.2；Esi为地基土压缩模量；p0为换填处理后地基顶面大面积分布的附加荷载，计算结果：

4 方案比选

从工程技术指标、施工工期及难度、工程量、造价四个方面对碎石桩及局部换填方案进行比较，结果见表3。经比较，局部换填处理方案工程技术指标：地基承载力及路基沉降均满足规范及设计要求、施工工期节约104d、施工简易、造价较低（节约237万元），为推荐方案。

表3 路基处理方案技术经济比较表

5 结语

针对长沙市郭亮南路道路工程素填土路段地基处理方案进行讨论分析，采用复合地基碎石桩方案及局部换填方案从地基承载力、路基沉降、施工工期及难度、工程造价等方面进行综合对比分析。在进行局部换填处理方案设计时，将路基工作区深度的理念引入局部换填处理厚度，并进行地基承载力及沉降验算，这种方法的优点是避免了路基处理时，遇到素填土等承载力稍弱的软弱土即采用全部换填的“一刀切”的处理方案，可节省工程投资。本项目竣工2年后，路况良好，顺利通过竣工验收，表明采用局部换填方案是完全可满足工程需要的。可为同类型城市道路地基处理方案的决策提供参考。