乌鲁木齐市东外环路软土路基处理

乌鲁木齐市东外环路软土路基处理

黎晖

乌鲁木齐市城建设计研究院新疆乌鲁木齐830092

摘要：本文针对乌鲁木齐市东外环路道路设计施工中的软土路基处理方式做出了归纳总结，并结合软土路基的软土特点、在路基处理中应考虑的因素，提出了行之有效的处理方案。

关键词：软土；路基；处理

1前言

近年来乌鲁木齐市的城市建设规模不断扩大,道路建设工程也越来越多。其中,软土路基是市政道路设计中的常见问题，如果处理不当的话,就会导致道路的质量不合格,寿命得不到保障。因此,在设计过程中加强对市政道路软土路基处理措施的研究,具有重要的现实意义。

2工程概况

东外环路属城市外围路网环线中东环的一部分，位于乌鲁木齐市东部，北接七道湾路，南连东过境公路，长约6.6公里，是市区东端的一条连接南北的交通干线。

项目所在区域地貌单元为低山丘陵，地势起伏较大，路线多次穿越树林带、垃圾填埋区、芦苇荡、多年淤积的沼泽地，软基处理8处。工程所经区域的软基具有以下几个特点：

（1）分布不均匀性。软弱层厚度不均匀，变化较大，往往在较小的范围内软土厚度急剧变化，给处理造成一定困难，如K0+550-K1+120段为高填方区，主要由建筑垃圾混砾石、生活垃圾堆填而成，土质复杂结构松散。软基厚度范围为2.5-12米。

（2）软基和地下水的隐患同时存在。影响软基处理的主要地下水类型为基岩裂隙潜水，主要由大气降水、地下水径流及周围居民生活污水等补给。

在设计中若不对这些软基做及时彻底的处理，可能会对路基、结构物造成滑移、沉降或垮塌破坏，给道路的质量、外观带来极大破坏。

3处理方案

在结合工程地质情况、工程性质、工期以及地形条件的基础上，对于路基和涵洞的软弱基础，采取的处理方案主要有以下几种。

3.1路基软弱基础处理

3.1.1抛石挤淤

（1）适用范围

路线在K2+400-K2+460段经过沼泽草甸区，地处低洼，长年积水，淤泥层较厚、呈流动状态且排水困难，采用抛石挤淤方法处理。这类软基富含有机质，因为压缩性高，强度低，渗透性强，采取抛石挤淤方法处理能达到较好效果。

图1（单位：厘米）

（2）处治方案

针对乌鲁木齐市区周边卵石储量丰富这一特点，挤淤用料采用卵石，粒径为40-60cm，强度不小于25MPa。作业顺序为：清表→抛石至淤泥面或水面，并用较小石块填塞垫平→分层抛石并用较小石块填塞垫平（每层厚度60-80cm）→用激振力不小于40t的压路机碾压→重复抛投碾压→抛投碾压至原地面以上50cm→填细骨料并碾压→填垫层→正常填筑路基（图1）。

其中细骨料用粒径小于10cm，强度不小于20MPa的碎石，垫层为粒径不大于53mm，含泥量不大于5%的粗砂，是为了保证有良好的透水性，这样有利于路基排水及阻断底层毛细水上升途径。

当软土地层平坦时，挤淤从路堤中心呈等腰三角形向前抛投，渐次向两侧对称抛填至全宽，使淤泥及软土向两侧挤出；对于软土地层横坡陡于1：10时则从高侧向低侧抛，并在低处多抛填，使低侧边部约有2m宽的平台顶面。

3.1.2垃圾填埋区换填与重机碾压结合

（1）地质特点

路线在K0+550-K1+120段横穿垃圾填埋区，现状地坪由砾石、建筑垃圾及少量生活垃圾组成，土质复杂、结构松散。

（2）处治办法

根据现场地质勘探，此段垃圾填埋深度为2.5-12米，变化较大。针对此段垃圾土的填埋量大，填埋深度变化大，填埋土质变化大的特点，在设计中采用重机碾压、原场地土回填碾压和换填相结合的处理措施，使地基情况得以改善，满足道路对地基在沉降与稳定两方面的要求。

①重机碾压。为减少道路施工对拟建道路两侧已建成民房的影响，设计中采用重机碾压处置该段软弱土基。在距路基顶面3.5米处用激振力不小于40t的压路机进行碾压，基底压实度（重型）不小于90%。通过重机碾压，土基顶面得到充分压实，改善了地基整体受力特性。

②原场地土回填。考虑到路基全部换填弃方量太大，不仅弃方的场地难以解决，而且成本高，因此设计采用原场地土回填2m。原场地土回填碾压时必须剔除生活垃圾，并且分层回填碾压密实。

③换填天然砂砾。由于路面结构以下的1.5米深度范围在重型汽车荷载作用的工作区深度内，设计中将该深度范围内的垃圾土用级配良好的天然砂砾换填，分层碾压密实后，其上再做路面结构层。

3.1.3盲沟和渗沟

对于软弱层较薄、含水量较高的路段，首先考虑挖沟排水晾晒，对原地面碾压处理后直接填筑路基。对难于晒干的路段，在设计中则采用盲沟（图2）或渗沟（图3）来吸收、汇集、拦截流向路基的地下水，并排除到路基以外，以保证路基处于干燥状态，并具有足够的强度和稳定性。

图2（单位：厘米）

盲沟通常用于水流量不大，处理长度较短的路段。盲沟一般根据地形顺坡向布置，沟底设置不小于1%的纵坡，以便于能快速疏干来水或滞水。其出口接地下污水管道或天然沟渠。根据现场地基含水量以及地下水出露情况确定盲沟布置形式及数量。

道路K4+070-K4+170段在路基东侧多处有泉眼出露，地下水位较高，加之此段地下给水管道破裂，造成土基含水量较大，土基湿软、强度较低。由于地下水量较大，引水段较长，该段采用管式渗沟排除地下水。

图3（单位：厘米）

渗沟基底埋置在潮湿土层以下较干燥而稳定的土层内，沟底排水纵坡不小于1%，其出口用D300钢筋混凝土排水管接入已建成污水井内。

3.2涵洞软基处理

工程全线共设置3道涵洞，其中K2+820涵洞基础坐落在软基上。对于涵洞基础处理，首先考虑将涵洞移位，避免大量的软基处理，对于无法避开的情况，主要采取换填处理。

对于换填层既要求有足够的厚度来置换可能被剪切破坏的软弱土层，又要有足够的宽度以防止垫层向两侧挤出。

（1）换填层厚度的确定

换填层厚度一般根据换填层底面处土的自重应力与附加应力之和不大于同一标高处软弱土层的容许承载力来确定。其表达式为

σz+σc≤R(3-1)

式中R——换填层底面处软弱土层修正后的容许承载力（kPa）；

σz——换填层底面处土的附加应力（kPa）；

σc——换填层底面处土的自重应力（kPa）。

具体计算时，可根据下卧土层的承载力确定出换填层的厚度。一般是先根据初步拟定的换填层厚度，再用式（3-1）复核。换填层厚度一般不宜大于3米。太厚施工较困难，太薄（＜0.5米）则换土垫层的作用不显著。

换填层底面处的附加应力，除了可按弹性理论的应力计算公式求得外，也可按应力扩散角θ计算。

σz=(P-σc)B/(B+2×Z×tanθ)(3-2)

式中P——基础底面压力（kPa）；

σc——换填层底面处土的自重应力（kPa）；

B—基础底面的宽度；

Z—垫层的厚度；

θ—垫层的压力扩散角，本工程中换填层采用的材料为天然砂砾，θ=30°。

（12）换填层宽度的确定

换填层的宽度除要满足应力扩散的要求外，还要根据垫层侧面土的容许承载力来确定，防止换填层向两边挤动。关于宽度计算，目前还缺乏可靠的方法，常用的经验方法是扩散角法。其表达式为

B’≥B+2×Z×tanθ(3-3)

4结束语

从技术角度看，软基处治的结果必须保证处治后的地基强度和稳定性方面满足构造物及其荷载的使用性能，目的在于增加地基稳定性，减少施工后的不均匀沉陷。无论采用哪种处理办法，只要我们能意识到软基的危害，在设计时抱着严谨的科学态度，并根据不同的地质情况、不同的经济条件和工期要求，采用切实可行的设计方案，一定能获得较满意的结果。