软土路基路面施工设计若干问题探讨——以海滨地区为例.pdf

Intelligent Building and Construction Machinery智能建筑与工程机械2024年 3月Mar.2024第6卷 第3期Vol.6 No.30引言软土路基拥有较大的含水量，渗透性能不强，强度偏低，压缩性能较高。如果软土路基超过临界水平，将无法维持当前稳定状态。本文从实际工程案例出发，结合相关参考文献，系统性分析软土路基路面施工设计问题与相关优化措施，希望可以引起更多道路施工单位的关注。1工程概况某海滨地区的土质为拥有较高含水量与压塑性、强度偏低的超软弱黏土，如果不进行必要的软土路基处理，极限填土高度将仅有 1.87 m，不符合施工条件。经过施工单位与设计单位的联合协作，形成了符合本地区施工条件的软土路基路面施工设计方案。2工程软土路基路面施工设计存在的问题2.1 水文地质条件复杂该地区水文地质条件从上至下为：厚度在 1 2 m的人工填土层，其质地较为松散。厚度在 3 15 m的海陆交互沉积层，其主要土质为淤泥、淤泥质粉质黏土，质地较为松散，呈流塑状态，具有较高的饱和性。厚度在 0 8 m 的残积层，其主要土质为砂质黏性土，呈硬塑状态为主，残积层的含水量超过 72%，孔隙比大于 2。根据数据分析，可以发现该地区的水文地质条件相对复杂。2.2 稳定性问题基于土体摩擦角、侧向抗力的 bishop 法，是计算收稿日期：2023-11-28作者简介：潘希静（1989），女，广西梧州人，本科，工程师，研究方向：道路。软土路基路面施工设计若干问题探讨以海滨地区为例潘希静（中交第四航务工程勘察设计院有限公司，广东 广州 524000）摘 要：软土路基是路面施工的重要研究对象，因此有必要对软土路基施工设计相关内容展开深入研究。以某滨海地区的实际工程案例作为研究对象，整理水文地质条件复杂、稳定性、路基沉降、排水优化设计等常见软土路基路面施工设计存在的问题，参考相关文献资料与同类工程施工经验，从采用新型材料和技术、优化结构设计、加强排水设计、加强施工管理 4 个角度，提出工程软土路基路面施工设计的优化措施，旨在为更多道路施工单位提供技术指导，提升软土路基路面施工设计综合质量。关键词：软土路基路面；施工设计；海滨地区中图分类号：TU74文献标识码：A文章编号：2096-6903(2024)03-0004-03软土路基稳定性的一种有效工具。它的基本原理是将软土路基作为倾斜平面对待，利用土体凝聚力、有效应力、宽度、重度、内摩擦角、倾斜角度等数据，计算倾斜平面，即软土路基路面是否稳定。通过 bishop 法，可以获得其稳定系数小于 1，即软土路基路面处于不稳定状态1。2.3 路基沉降问题整理本工程的软土路基沉降检测数据，结合路堤高度、填料重度、地质因素、加载荷载速率等因素，可以发现软土路基存在较大的沉降问题。在建成道路工程后，来往车辆的持续荷载会对软土路基的正常使用造成极大影响，增加软土路基沉降、开裂等问题，降低软土路基路面行车安全性。2.4 排水优化设计问题因为软土路基拥有较高的含水率，且当地在 7 8月存在集中自然降雨的雨季，所以在软土路基内部拥有较多水分。在建成道路工程后，随着时间延长，软土路基内部水分会逐渐渗出路面，增加行车危险性。软土路基内部稳定性也会逐渐下降，增加软土路基路面病害发生概率。3工程软土路基路面施工设计的优化措施3.1 采用新型材料和技术3.1.1采用新型材料在开展软土路基路面施工设计优化时，可以考虑使用新型材料，提高软土路基路面施工综合质量，降低施工周期与投资成本。比如由煤、石油等物质提炼的高分子聚合物，例如聚乙烯、聚酯等，将其作为材料制作土工合成材料。在常规软土路基路面施工建设中，地下水智能建筑与设计施工2024年 第3期 5 会通过毛细水作用，持续向软土路基输送水分，造成软土路基承载性能偏低，难以有效承载软土路基路面结构。随着时间推移，软土路基路面结构会被逐渐破坏。使用土工合成材料对填筑粒料进行包裹处理，作为软土路基的排水层使用，可以将软土路基的水分通过横向方式及时排泄。土工合成材料在软土路基路面防渗方面，也有较好的表现效果，可以在软土路基路面的分隔带、迎水面边坡等位置，应用土工合成材料，预防自然降水渗入路基中。使用复合土工膜等，根据200 g织物质量+0.5 1 mm膜厚度+200 g 织物质量的标准使用土工合成材料即可。如果要做路肩底部的防渗处理，需要使用 0.3 mm 厚的复合土工膜。对于软土路基路面的防渗隔离层，最小复合土工膜厚度应该大于 0.3 mm，对于市政工程等一类的道路工程，需要使用超过 0.5 mm 的复合土工膜。在防渗隔离层的上部与下部分别设置厚度为 10 cm 的砂砾层，强化复合土工膜的防渗效果2。3.1.2采用新型技术我国道路建设领域发展迅速，软土路基路面施工技术也有较大的创新，现介绍一种 PPC（Large Diameter Pipe Pile by using Cast-in-place Concrete，现浇混凝土大直径管桩）桩技术。该技术利用龙门支架作为支撑，通过上部振动把空腔结构与活瓣桩靴送到设计深度，为软土路基创造一个中空的环形区域。将混凝土灌注到腔体内部，通过振动拔管，即可获得现浇混凝土管桩。对于环形腔体模板，在混凝土灌注过程中，其主要作用为护壁，可以有效规避混凝土缩壁或塌壁情况，保障混凝土灌注的稳定性。对于混凝土振捣程序，则是保证混凝土的密实性，并让混凝土向两侧顺利挤压，进而提升现浇混凝土管桩的壁厚。PPC 桩技术，一般应用在饱和及非饱和粘性土，或是拥有较高挤密效果的砂土等软土路基条件中。相比于传统的 PHC（Pre-stressed high-strength concrete，预应力高强度混凝土管桩）桩技术，PPC 桩技术成桩方式为现场一次成桩，不需要过多的成桩工序。PPC 桩拥有直径大、壁厚小的特点，相比于 PHC 桩技术，对于周边土环境造成的影响更小。在造价方面，PPC 桩技术约为 PHC 桩技术的3/4 左右。现浇 X 形混凝土桩技术利用等截面异形周边扩大原理，通过振动沉模成孔+现场浇注成桩技术。在混凝土现场浇注工艺中，将钢筋预先插入桩顶位置，等待桩体拥有足够强度后，再进行桩帽的浇注作业。其中，预制桩尖封闭处理的 Y 形模板预先沉入土层之中，在浇筑混凝土时，混凝土会从 Y 形模板直接注入 X 形槽孔内部，以此达到以此成孔成桩效果。X 形混凝土在受到振动、挤压等因素的影响，能够稳定提升桩间土的密实效果，提升软土路基的承载性能。相比于 CFG（Cement Fly-ash Gravel Pile，水泥粉煤灰碎石桩）桩技术，现浇 X 形混凝土桩技术拥有较大的桩径，横截面呈 X 形，对于周围土环境的影响更小，造价成本约为 CFG 桩技术的 4/53。3.2 优化结构设计对于软土路基路面施工设计，还需要做好结构设计工作。在本工程中，施工设计任务被划分为 A 段与B 段。在初步设计中，A 段软土路基路面结构如下：厚度为 4 cm 的细粒改性沥青混凝土+厚度为 6 cm 的中粒沥青混凝土+厚度为 8 cm 的粗粒沥青混凝土+厚度为 36 cm 的水泥稳定碎石基层与厚度为 18 cm 的水泥稳定碎石底基层，并将改性乳化沥青作为下封层使用。B 段软土路基路面结构和 A 段软土路基路面结构相仿，但是改性乳化沥青下封层被替换成同步沥青碎石封层，设置厚度为 20 cm 的 5%水泥稳定碎石底基层。在施工设计方案优化中，需要从 A 段与 B 段的地质条件、通行车流量、地形地势等多种因素分析，并要考虑软土路基路面未来的运营维护管理相关工作，经过施工单位与设计单位的一致协商，决定上面层使用厚度为 4 cm 的细粒改性沥青混凝土，中面层使用厚度为6 cm 的中粒沥青混凝土，下面层使用厚度为 10 cm 的沥青稳定碎石以及厚度为 36 cm 的水泥稳定碎石基层与厚度为 18 cm 的水泥稳定碎石底基层，增设厚度为0.8 cm 的改性乳化沥青稀浆进行封层处理。设计下面层 10 cm 沥青稳定碎石，可以有效提升软土路基路面的抗裂性能，相较于初步设计，在厚度方面有所提升，可以有效提高汽车荷载对软土路基路面造成的持续性影响。改进后的结构设计方案，将柔性路面代替半刚性路面，借助沥青稳定碎石，提升软土路基路面的力学性能。相比于初步设计的 A 段、B 段切割式设计方案，改进后的结构设计方案不仅可以有效提升软土路基路面施工建设效率，也更适合大范围的软土路基路面施工建设需求4。3.3 加强排水设计软土路基路面的排水设计，除了使用管道进行大规模快速排水外，还包括以下 3 个方面。3.3.1路基排水在软土路基路面的两侧位置，开挖足够宽度的明沟，以明沟方式快速清除路基积水。为提升土地资源利用率，降低占地面积，可以使用矩形沟规格，进行边沟的填方与挖方作业，并使用浆砌片石对边沟进行加固处理。路基排水的设计需要保持一定的独立性，减少其和其他排水设计内容的关联性。潘希静：软土路基路面施工设计若干问题探讨以海滨地区为例智能建筑与工程机械 6 第6卷3.3.2中央分隔带排水本工程的中央分隔带宽度较高，可以使用明沟排水设计。需要在中央分隔带的中心位置，设计一个规格为40 cm40 cm 的矩形沟，并使用浆砌片石进行加固处理，提升中央分隔带的排水效率。考虑到自然降水可能会渗透到软土路基路面内部，对路面、路基结构造成影响，需要设置以纵向排水渗沟+横向与纵向排水管设置的排水系统，快速排除地下渗水。对于中央分隔带的底部与底基层，需要在其下方设计一个规格为50 cm40 cm 的级配碎石渗沟，并在其上方、侧壁、沟底等位置铺设防渗土工布，避免路表积水渗透到路基内部。在渗沟底部，设置一个规格为 10 cm 的 PVC 有孔塑料管，以竖向方式进行放置。以 90 m 作为一个间隔单位，将一个规格为 10 cmPVC 的横向无孔塑料管与竖向有孔塑料管进行对接，即可将中央分隔带的渗水顺利排泄到雨水检查井内部，避免路基存留过多积水。3.3.3绿化带排水本工程两侧的绿化带宽度较宽，在自然降雨中，雨水可能会从绿化带渗入地下，侵蚀软土路基路面及路基。绿化带渗水将由排水系统进行排泄。在绿化带的底部、底基层下方，设计一个规格为 40 cm40 cm 的级配碎石渗沟，并在其上方、侧壁、沟底铺设防渗土工布，参考中央分隔带排水，将绿化带渗水排泄带雨水检查井内部5。3.4 加强施工管理3.4.1做好技术交底设计单位和施工单位进行技术交底时，需要明确施工设计方案的难点与重点内容，由施工单位从实际施工作业的角度，指出方案的问题与不足之处，并由设计单位确认，对方案细节内容做合理改进。施工单位也需要提出具有一定理解难度的内容，由设计单位进行解答。在技术交底过程中，务必要做到信息详细、解答清楚，避免存在理解问题，影响软土路基路面施工质量。3.4.2明确当日施工任务在正式投入施工建设中，现场管理人员需要明确当日施工任务，各个施工班组需要确认具体的施工任务，领用相应的机械设备、施工材料，根据施工设计方案落实各项施工内容。现场管理人员需要随时检查施工人员当前工作情况，及时指出施工问题，指导施工人员处理问题，避免给软土路基路面留下安全隐患。现场管理人员还需要定期向施工单位述职，由施工单位确认软土路基路面当前施工进度是否和施工设计方案预期施工进度相匹配。如果不匹配，则证明现场施工存在问题，需要由施工单位进行确认，通过合理方式妥善处理，避免增加施工安全风险。如果匹配，施工单位需要思考如何在保证施工质量的基础上，提升施工效率，合理缩短软土路基路面的施工周期。3.4.3定期检查施工内容施工单位需要组织各个部门，定期到施工现场对软土路基路面施工质量进行检查。根据施工设计标准，确认软土路基路面的各项指标是否合理。如果不合理，需要追究相关负责人责任，并及时组织施工班组，对当前问题及时处理。施工单位也可以考虑邀请第三方检查单位，对软土路基路面当前施工情况进行不定期检查。以定期、不定期检查的组合方式，从根本上及时发现软土路基路面施工问题，设计相应的处理方案做有效处理。考虑到海滨地区可能会出现暴风、暴雨等自然灾害，施工单位要尽可能降低软土路基路面二次修整概率，保证高质量施工，以便顺利养护交付，降低自然灾害对软土路基路面施工建设的影响6。4结束语在开展软土路基路面施工设计时，需要详细分析工程建设规模、软土路基实际情况，结合本文理论内容，设计一套内容完善、结构完整的施工设计方案。在方案执行过程中，需要根据施工人员的工作反馈、技术人员的专业指导，对方案细节内容做合理优化，确保施工资源得到最大化应用。希望更多道路施工单位可以参考本文内容，设计优化软土路基路面施工设计工艺，推动我国道路施工领域稳定发展。参考文献1 邹建迪.软土路基处理中桩顶联系梁的作用分析J.福建建材,2022(12):86-89.2 富岩.高铁路基软土地基管桩试桩工艺研究J.辽宁省交通高等专科学校学报,2022,24(6):17-20.3 任涵.公路软土路基设计相关问题探究J.工程建设与设计,2022(23):122-124.4 施华金.公路工程路面路基工程中软土地基和特殊结构的优化设计J.石油化工建设,2022,44(3):144-146.5 王大洋.公路施工中软土路基的施工技术处理探讨J.四川建材,2021,47(1):151-152.6 温浩.公路路基路面设计中软基的处理技术分析J.建材与装饰,2020(21):260-261.