摘要：有机质主要为纤维素和腐殖质，广泛存在于土壤中。腐殖质腐烂后形成的古敏酸球状颗粒包裹部分非黏土矿物颗粒，形成特殊的力学特性和结构特征。本文主要探讨填土高度、地基承载力及路基稳定性关系，明确不同填土高度下软基设计思路。讨论不同软基处理方案在填土较高、软土有机质含量高、孔隙水压力大等不利工况下的适用性，并推荐素混凝土桩或反压护道+塑料排水板+堆载预压方案，为类似工况软基处理提供参考方案。
关键词：填土较高路基；高有机质软土；处理方案
前言：广东高速公路项目具有路线长、穿越地形复杂等特点，建设中不可避免经过软基路段。软土具有承载力低，荷载作用下沉降变形大等特点，是路基施工重点控制工程。此外，软土有机质含量高，填土又相对较高的工况在路基工程中较为少见，以高明至恩平高速公路项目K20+200~K20+380段软基处理为例，综合路基稳定性、造价及工期等因素，探讨合理软基处理方案，为类似工况软基处理方案提供参考。
1、依托项目概况
高明至恩平高速公路项目路线全长42.915km。采用双向六车道高速公路技术标准，设计速度100km/h和120km/h，整体式路基宽度33.5m。沿线地貌主要为低缓丘陵，夹山间洼地，桥隧比仅11%，高填深挖路段较多。
2、地勘情况概述
路基勘察地质钻孔LZK36揭示，0~0.8m为素填土硬壳层，黄褐色，稍湿，压实；0.8~7.5m为6.7m厚软土层，灰黑色，流塑~软塑，其中0.8~3m有机质腐殖物及根系较多，整体呈硬塑状，3~7.5m含水量大呈软塑状；7.5m以下为全风化花岗岩，红褐色，岩芯坚硬。
3、填土高度、地基承载力及路基稳定性的讨论
常规设计思路通常以复合地基承载力作为桩径、桩长及桩距设计的落脚点。对11.7~12.4m填土高度的路基，确定复合地基承载力要求值是设计人员首先要考虑的问题。但现行规范、手册中均未明确填土高度与复合地基承载要求值对应关系。设计人员通常根据路基上部填土重量（即设计高度单位面积内填土重量）考虑。按该法考虑，填土高度小于8m路基，复合地基承载力要求值一般不超过150kPa。一般软土路基经处理后可满足该设计要求；对于填土高度大于8m路基，仍按该法考虑复合地基承载力要求值则偏大，工程中不易满足。
4、软土路基处理方案对比分析
K20+200~K20+380段为软基处理路段，填土高度11.7~12.4m，软基指标较差，地下水发育，路基存在较大失稳危险。综合路基稳定性、造价及工期因素，对该段软基处理方案进行探讨，分别反压护道+塑料排水板+堆载预压、双向水泥土搅拌桩、素混凝土桩、管桩方案进行对比分析，确定合理软基处理措施。
4.1反压护道+塑料排水板+堆载预压方案
排水固结法具有造价低、工后沉降小等优点，对于填土高度不超过8m的路基常采用塑料排水板+堆载预压方案。该处填土高度较大，须采用反压护道+塑料排水板+堆载预压方案。两侧反压护道分别为6m（高）×10m（宽），路基与反压护道均设塑料排水板，处理面积21008m2，排水板梅花形布置，间距1m，平均长度8.5m，超载高度2.2m，排水板20592根，累计长度175032m。该方案造价约455万元。
4.2双向水泥土搅拌桩
双向水泥土搅拌桩成桩连续、质量较易控制、造价适中，较单向水泥搅拌桩优势明显。在建项目搅拌桩施工均采用双向水泥土搅拌桩。双向水泥土搅拌桩处理面积14510m2，梅花形布置，间距1.2m，桩径50cm，平均桩长8.5m，等载高度1.2m，水泥搅拌桩共计11778根，累计长度100113m。该方案造价约798万。采用有效固结应立法对路基稳定性进行验算，稳定系数为1.263，工后沉降量18.4cm，总沉降30.6cm。双向水泥搅拌桩为柔性桩，路基填筑过程中不易发生整体垮塌；施工工期快，质量可控，相对刚性桩方案具有一定造价优势。
4.3素混凝土桩
素混凝土桩为半刚性桩，在深厚及较差软基路段的处理中也较多采用。素混凝土桩处理面积14510m2，正方形布置，间距1.8m，桩径40cm，平均桩长13.5m，等载高度1.2m，素混凝土桩共计4545根，累计长度61358m。该方案造价约945
万元。采用有效固结应立法对路基稳定性进行验算，稳定系数为1.401，工后沉降量7.8cm，总沉降13.6cm。素混凝土桩采用螺旋钻孔工艺，成孔过程中可将根系及有机质土层旋出并用素混凝土置换，具有强度高，施工快等优点，成桩后可提供较大的单桩承载力，桩身抗剪强度大。该处超孔隙水压力较大，施工过程中如发生塌孔，桩身易产生缩颈，造价较高。
4.4管桩
管桩为刚性桩，在深厚软基及其他复合地基方案处理效果不好时应用较多。管桩处理面积14510m2，正方形布置，间距2m，桩径30cm，平均桩长14m，等载高度1.2m，管桩共计3731根，累计长度52234m。该方案造价约1068万。采用有效固结应立法对路基稳定性进行验算，稳定系数为1.460，工后沉降量4.1cm，总沉降11.7cm。管桩强度高，成桩不受上部软土影响，下部持力层良好可提供较大的单桩承载力。管桩作为桩承堤，处理后路基沉降小。但桩端入持力层深度不够及侧向受水平力较大时，路基失稳时易发生整体垮塌；造价较高。
4.5方案对比及推荐
对比方案路基稳定性、沉降量等验算结果见表2。
表2 路基稳定性、 沉降量等验算结果
根据验算结果，以上4种方案结果均满足JTG/TD31—02—2013《公路软土地基路堤设计与施工技术细则》中稳定性系数大于1.2，工后沉降量小于30cm的要求。考虑填土高度较大，浅层有机质含量高，超孔隙水压力大等因素，参考理论计算结果，综合造价及工期要求，推荐采用素混凝土桩或反压护道+塑料排水板+堆载预压方案。素混凝土桩方案经济性、安全性及施工速度均较好满足施工要求，该处不再赘述推荐理由。推荐反压护道+塑料排水板+堆载预压方案是因为塑料排水板+堆载预压方案是基于造价及绿色公路理念考虑。
5、结束语
通过讨论路基填土高度与地基承载力要求值的关系，明确不同填土高度的软土路基设计思路。提出填高高度小于8m的路基，按路基上部填土重量确定地基承载力要求值，以确定桩身设计参数；填土高度大于8m的路基，按稳定性要求，确定桩身设计参数。分析多种软基处理方案在填土高度较高、有机质含量高工况下的适用性，并推荐素混凝土桩或反压护道+塑料排水板+堆载预压方案。为类似路段的软基处理方法提供参考。
参考文献：
[1]李广信.高等土力学[M].北京:清华大学出版社,2011.
[2]王秀红.我国水平地带性土壤中有机质的空间变化特征[J].地理科学,2001,21(1):19－23.
论文作者:张明淇,李治彤,马英相
论文发表刊物:《防护工程》2018年第35期
论文发表时间:2019/3/4
标签：路基论文; 方案论文; 高度论文; 填土论文; 有机质论文; 预压论文; 造价论文; 《防护工程》2018年第35期论文;