关于公路工程路基设计及软土路基处理的分析.docx

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关于公路工程路基设计及软土路基处理的分析

毕业设计（论文）

中文题目：

关于公路工程路基设计及软土路基处理的分析

学习中心（函授站）：

专业：

姓名：

学号：

指导教师：

北京交通大学远程与继续教育学院

2018年9月

中文摘要

俗话说：

“要致富，先修路”，公路作为地方的交通条件之一，能够为地方经济发展带来全新的发展机遇，既提高了区域内人们的生产生活水平，使人们获取更快的交通体验感，同时加快区域间的经济文化交流，改善道路拥堵状况，从而推动该地区的经济增长。

当前，随着经济的发展，我国公路建设也有了飞速的发展，尤其是高速公路的建设。

随着经济的不断发展，沿海公路、沿海通道以及码头水运工程项目逐渐变得多了起来。

在建筑施工中难免遇到一些难以解决的问题，而软地基固定就是其中一个常见的却比较困难的问题之一。

本文以W至K段高速公路工程为例，主要完成以下工作：

一是公路路基设计。

W至K段公路工程路基设计分为城区过渡段、主城区段以及郊区段三个部分，要根据城市道路出入口地址特点、岩土地质条件对路基面、路基支档、边坡防护、交叉口、桥梁等进行严格设计。

二是软土路基处理。

由于本次选取的路段有多处鱼塘、河滩地、沟壑等地形，为了确保公路的质量安全，在这些路段进行了软土路基处理，主要处理方法根据具体地形、施工条件、周边环境等因素确定。

关键词：

公路工程；路基设计；软基处理

ABSTRACT

Asthesayinggoes:

"togetrichfirstroad",theroadasoneofthelocaltrafficconditions,tobringnewdevelopmentopportunitiesforthedevelopmentofthelocaleconomy,bothtoimprovetheproductionandlivingstandardsofthepeopleintheregion,sothatpeoplegetafastertrafficexperienceasenseof,andaccelerateregionaleconomicandculturalexchanges,improvethesituationofroadcongestion,soastopromotetheregion'seconomicgrowth.Atpresent,withthedevelopmentofeconomy,thehighwayconstructioninourcountryalsohastherapiddevelopment,especiallytheconstructionofthehighway.Withthecontinuousdevelopmentofeconomy,thecoastalhighway,thecoastalchannelandterminalwatertransportengineeringprojecthasbecomemoreandmore.Inconstruction,itisinevitabletomeetsomedifficultproblems,andthesoftfoundationisoneofthecommonbutmoredifficultproblems.Inthispaper,WtoKsectionofthehighwayprojectasanexample,thefollowingworkiscompleted:

first,highwaysubgradedesign.WtoKsectionofhighwaysubgradeengineeringdesignintothreeparts:

citytransition,urbansectionandsuburbansection,accordingtotheurbanroadentranceaddressfeatures,geotechnicalengineeringandgeologicalconditionsofsubgradesurface,roadbedretaining,slopeprotection,intersection,bridgesandotherstrictdesign.Twoisthesoftsoilsubgradetreatment.Duetotheselectionofthissectionofthemanyponds,floodland,gullyterrain,inordertoensurethequalityandsafetyofhighway,inthesesectionsweresoftsoilsubgradetreatment,themainprocessingmethodaccordingtothespecificterrain,constructionconditions,thesurroundingenvironmentfactorsdetermined.

Keywords:

HighwayEngineering;roadbeddesign;softfoundationtreatment

目录

ABSTRACT3

目录4

第一章绪论6

1.1研究背景6

1.2研究意义6

1.2.1繁荣地方经济6

1.2.2改善投资环境，促进开发区的建设7

1.2.3加快城市化进程，缩小城乡差距7

1.2.4改善区域间的交通条件7

1.3研究方法及主要内容8

1.3.1研究方法8

1.3.2研究的主要内容8

第二章关于路基设计与软土处理相关问题分析8

2.1关于路基设计相关问题8

2.1.1关于一般路基的设计分析8

2.1.2关于路基设计中的高填方和低填方问题及其分析9

2.1.3关于路基设计中的零填方和挖方路段的设计分析9

2.1.4特殊路基设计分析10

2.2关于软土路基处理的相关问题分析10

2.2.1软土路基以及软土路基施工要求10

2.2.2关于软土处理的相关方法10

第三章公路工程软土路基设计与处理方法——以L高速公路为例12

3.1工程整体概况12

3.2场地工程条件12

3.2.1地质概况12

3.2.2岩土构造13

3.2.3水文条件13

3.3路基设计14

3.3.1挖方路堑设计14

3.3.2填方路堤14

3.3.3半填半挖路基15

3.4软土路基处理15

3.4.1软土路基基本概况15

3.4.2软土路基处理方法16

第四章结束语18

参考文献：

18

第一章绪论

1.1研究背景

公路作为是我国交通系统中最基本、遍布最广的交通方式，是维系国民经济稳定可持续发展的“大动脉”。

一条公路的开通，会为当地居民提供更广阔的交易市场和更便捷的交通方式，从而带动沿线经济的迅速发展，改善人民的物质生活水平。

然而公路建设又是一项耗资巨大、工期时间长的庞大工程，而公路路基设计作为公路建设过程中的前提环节，对后期公路建设质量安全具有重要影响。

目前，由于世界经济全球化发展，人们对公路工程要求的质量也相对提高。

在城市化建设中，公路路基设计作为其中必不可少的环节，它不仅仅是道路几何线路的设计，它是涉及到交通工程、市政建设、景观绿化以及照明设计的综合设计。

科学而合理的路基设计能够满足车辆与行人通行便利与安全，同时能够带动区域经济发展，实现区域交通的可持续化发展。

因此，在进行施工的过程中，对于公路工程路基设计以及软土地基处理问题，有关人员在加强对其施工要求，从而保证公路的整体质量。

1.2研究意义

公路建设工程的意义主要表现以下几个方面：

1.2.1繁荣地方经济

在全球性金融危机的刺激下，人民币贬值已成为必然趋势，这极大地减少了我国的出口贸易额。

为了持续性推动我国经济增长，必须由外转内，努力扩大内需。

中国拥有世界上最庞大的消费群体，内部需求非常广阔，因此刺激内需能够直接促进经济增长。

而拉动内需最好的方法就是基础设施兴建。

高速公路作为交通方面的基础设施，大力兴建高速公路能够拉动对沙石、钢材、水泥等原材料的行业的发展，同时带来对工程机械、冶金、电子科技、餐饮、人力资源等相关产业的发展[1]。

1.2.2改善投资环境，促进开发区的建设

交通条件的改善能够有效减少产品的运输成本，从而将成本降低的这一部分转嫁到产品的销售价格上，有效降低产品价格，提升产品的市场竞争力。

因而为公路沿线的生产企业挺高优越的条件，促进他们由单一向集群化规模经济转化。

此外公路以有效改善区域交通条件为途径，加快区域间的市场经济交流，拓展市场份额，改善当地的投资环境，提高自身招商引资的吸引力，从而大大推动了地方开发区的建设[2]。

1.2.3加快城市化进程，缩小城乡差距

公路一般与城乡间的主干道线路连接，将城市、乡镇、农村形成连线，在促进主要中心城市的城市化进程的同时，还大大推动了城市、乡镇、农村三点之间的经济、物资、人员等往来，强化了中心城市对内、对外双方面的交通枢纽的地位，从而促进该地区经济增长。

再加上城市的交通配套设施越来越完善，对挖交通条件优势越来越明显，为公路沿线的城乡带来源源不断的货流和客流，从而促进乡镇经济的腾飞，实现缩小城乡差距、城乡一体化的目的。

1.2.4改善区域间的交通条件

公路建设提高了区域间交通的便利性，缩短了人们时空上的距离，使人们更容易接触到外面的世界变化，从而革新滞后的观念，并形成与市场经济相协调的生产生活观。

随着人们思维观念的转变，人们更迫切需要多元化的产业进驻本地市场，在市场经济的带动下，加强产业专业化分工，盘活地方产业经济发展，促进地方产业结构由单一性向多元化转变。

1.3研究方法及主要内容

1.3.1研究方法

一是文献收集法。

在研究关于公路路基设计和软土路基处理相关问题时，笔者收集了道路设计国家规范、行业规范以及W至K路段公路工程地质勘探的资料以及相关应用优化软件资料，使本论文有一个科学、详实的文献参考依据。

二是案例法。

本文以W至K段公路路基设计与软土路基处理为例，结合相关的地质工程勘测报告，对W至K路段道路进行全线设计。

1.3.2研究的主要内容

本文以W至K段高速公路工程为例，主要完成以下工作：

一是公路路基设计。

W至K段公路工程路基设计分为城区过渡段、主城区段以及郊区段三个部分，要根据城市道路出入口地址特点、岩土地质条件对道路横断面、路基面、路基支档、边坡防护、交叉口、桥梁等进行严格设计。

二是软土路基处理。

由于本次选取的路段有多处鱼塘、河滩地、沟壑等地形，为了确保公路的质量安全，在这些路段进行了软土路基处理，主要处理方法根据具体地形、施工条件、周边环境等因素确定。

第二章关于路基设计与软土处理相关问题分析

2.1关于路基设计相关问题

2.1.1关于一般路基的设计分析

　　一般路基在选择路基时，其路基宽度为两侧路肩宽度和行车道路面的和。

根据交通量大小而定和设计通行能力来决定路面的宽度,一般情况下,对于每个车道宽度要求在3.5~3.75m之间，在进行一些技术等级较高公路的工程时，一般可以达到1~3m,可根据具体的情况,适当地增加路基宽度[3]。

而路堑的开挖深度和路堤的填筑高度就是路基的高度。

一般而言，其又可分为边坡高度和中心高度。

其实在路堤填料的选择和路基的压实标准上，要注意分层压实路堤填土,同时,在密实度上也有一定的要求.之后,在进行土质路堑开挖时,必须要检验路基顶面工作区，以及工作区内的天然状态土的密实度，如果还没有达到所要求的密实度，那么就要进行开分层夯实，进而达到所要求的密实度[4]。

还有就是在边坡形状与坡度的确定上，对于一般的路堤边坡，在选择上可根据边坡高度和填料种类来确定。

而对路堑边坡的设计，则应该从整体上考虑，分析其地貌以及地质构造上，从而做出准确的判断，保证其定性。

最后就是路基排水系统的设计以及坡面的加固和防护。

2.1.2关于路基设计中的高填方和低填方问题及其分析

路基设计的高填方施工中，填土高度（这里用H来代表填土高度）的确定要由路面边缘标高与原地面的高差所决定，若是填土高度H≥h+0．6m时（其中h为路面结构层厚度），那么在基施工时，就需要将表层耕植土的20cm进行清除，同时，并进行基底碾压，最后还要将6％的灰土进行回填[5]。

一般要求灰土的回填厚度为：

人行道路床回填4％的灰土就可，而对于车行道路床，就需要回填6％的灰土，其中作业路基的中部，需要回填4％的灰土。

另外，与填土设计宽度相比，对于路堤的填土宽度的确定，要求每侧需宽于填土设计宽度的30—50cm，最后就是路基填土的压实程序，其施工必须结合设计断面，进行分层压实和填筑，一定要注意在机械压实的过程中，要保证分层的最大松铺厚度，具体要求不可以超过25cm[6]。

另外就是低填方的施工，这里要求填土高度H在低于h+0.6m情况下，其向下开挖时,要继续向下翻松20cm，前提条件是要满足行车道40cm的路床厚度，之后再进20cm厚度的翻松，必要时可以适当地掺和6％的灰土。

还有就是灰土的回填厚度要求，回填4％的灰土于人行道路床。

回填6％的灰土于车行道路床[7]。

2.1.3关于路基设计中的零填方和挖方路段的设计分析

在进行车行道的施工时，首先要保证超挖达到路槽下方40cm处，之后再进行基底的碾压，工作完成后，进行石灰土的回填。

这里的回填要求是回填6％的

灰土于车行道路，回填4％的灰土于人行道[8]。

2.1.4特殊路基设计分析

对于在施工过程中所要经过河塘等路段时，首先要进行的一个环节就是先筑坝抽水，抽水完毕之后，清除干净塘底的淤泥，同时，并要将河岸的宽度挖成大于lm的宽度且台阶向内倾斜，然后就是对塘底50cm处进行碎石土的分层回填，同时，要注意其碎石的比例，一般要求：

土与碎石的重量比例为2：

8，其中保持碎石最大粒径在10cm之内，最后在碎石土上方回填6％灰土，将地面复原[9]。

2.2关于软土路基处理的相关问题分析

2.2.1软土路基以及软土路基施工要求

所谓软土路基，主要就是以淤泥为主的土，或者是黏性较弱的土又或者是夹有少量的泥炭层和腐泥的土。

一般而言，软土地区主要有海、河滩、湖、谷等地。

因此，对软土路基的施工，要坚持边观察，边施工的原则，做到及时发现地质情况的变化以及与设计方案的不符，可以做出有效地调整和变更，在处理方式上能够满足施工现场的地质要求[10]。

另外，为了避免重复施工，可以对软土路基的试验。

同时，要求要进行处理软基时，要采用现代新技术，通过在不断实践经验总结和分析，从而有效地提高工程的施工技术水平。

最后要求，软土地段路基的处理在施工前要做好各项准备工作，避免由于准备不充分，造成工程的拖延，在路基完成后，做好稳定和沉降观测的工作，确保整个工程的质量[11]。

2.2.2关于软土处理的相关方法

一是基底开挖换填法的分析应用。

对于基底开挖换填法，首先要进行的就是放样测量工作，对路基坡脚的所有软弱土以及冻胀土进行开挖和清除，在材料的比例调配上也要进行标准试验，从而可以有效地确定施工过程中各项参数的正确性和精确性，以便于后续施工的正常进行[12]。

其次就是在进行备料的过程中，要同时将这些备料进行摊铺和拌和，然后，将砂砾按规定计量用自卸车运至施工路段的现场，这个过程要确保配料的准确和均匀，最后再用平地机将备料摊铺，当达到了方案设计中所规范的深度和要求即可。

另外还要有效地控制摊铺的厚度，不可过薄，从而破坏下层土质，一般情况下要求摊铺宽度每次达到上一次的摊铺重叠50cm。

最后一个环节就是碾压工作的维护，对于首先要对现场的所有成型的试件进行取样，在经过检测满足要求后，就可以立马进行碾压，再用平地机整平，之后再过一天，进行洒水养护[13]。

二是粉煤灰路基法的分析应用。

由于粉煤灰的质轻、无粘性，所以，在进行施工时，要对粉煤灰含水量进行调节，同时，含水量的调节要在灰池中进行。

一般而言，过湿的粉煤灰需要进行一定程度的程度的堆高沥干，而对于过干的粉煤灰在则需要进行洒水润湿。

另外，对于粉煤灰的摊铺施工时，要按设计方案进行施工，在碾压的过程中则需要遵循先轻后重的原则[14]。

三是反压护道法的分析应用。

对于反压护道所填筑的高度，其要求要达到中基高度的0.3倍到0.5倍之间，经过准确的计算之后，然后再确定护道的宽度。

同时，要同时进行反压护道与路基主体的施工，另外，为了确保护道的加因效果，在不影响工程的条件下，可以适当地进行一些加固措施。

另外，对软土路基的处理方法还有抛石挤淤法以及挤密砂桩法等[15]。

四是深层水泥搅拌桩法。

水泥搅拌桩是处理软地基的常见方法，它主要是在水泥中加入抗硫酸盐，强化水泥的稳固性，而抗硫酸盐水泥就成为有效的固化剂，当其余水混合后会加强混合桩柱体的强度和硬度，从而起到加固软地基的作用。

它不仅具有良好的强度和变形特征，同时它水稳定性也较强，对于软基处理有着重要的作用和意义[16]。

水泥搅拌桩有深层水泥和粉体水泥两种施工方式，前者又称为湿体水泥搅拌法，在处理淤泥、黏土、素填土等方面有很好的效果，此外还对松散而无水分的沙土地基有很好的加固效果。

深层水泥搅拌法主要适用于饱和黏土、粉土等地基的加固，在操作过程中以抗硫酸盐水泥作为固化剂提高软土地基的强度和硬度，这种施工方式操作简单、方便，有效提升了施工质量和效率。

这种施工方法有着很多的优势，比如在最大限度地利用了原土，将资源充分合理的运用，避免了资源的浪费。

另外，采用水泥搅拌法进行施工，还有助于节约钢材，减少成本的消耗，同时还可以灵活的进行调整，使其符合上部结构的需求。

目前来说，现有的工程施工过程中，深层水泥搅拌法应用很广泛，是工程施工中软基处理常见的一种方法，对于施工质量和施工效率有着重要的影响，我们要给予其充分的重视，完善施工形式[17]。

五是强夯法。

在工程建筑施工过程中，处理地基的方式有很多种，而强夯法就是地基加固的常用的有效方式，常常用来夯实地基中的碎石、砂土、粘性土颗粒物、杂填土、湿陷性黄土等多种形式的地基路面。

强夯法是指利用起吊机械设备将重量约为80~300KN和固定外形结构的夯锤起吊在一定高度（6~30m）后自由下落，给地面施加强大的冲击夯实力量的地基密实法[18]。

强夯法借助的就是重物对地面产生强烈的振动和较高的动应力，能够有效提升地基的承载力，加强地基的紧实度，改善地基的特性，从而降低土体的压缩性。

强夯法设备简单，易操作，适用范围广泛，能够对碎石、砂土、粘性土颗粒物、杂填土、湿陷性黄土等多种形式的地基路面。

有研究显示，在淤泥质的软土地基夯实过程中，只要控制高施工参数，也能够起到很好的夯实效果[19]。

除了运用于房屋建筑地基夯实过程中，该方法还适用于桥涵、道路、港口码头等等。

第三章公路工程软土路基设计与处理方法——以L高速公路为例

3.1工程整体概况

W至K段公路位于A省W市市区东部，而W至K段公路是环绕A省高速公路的连接线，该公路走向为北东东向，全场9087m，属于城市主干路一级，预计行车速度达到60km/h。

由于要保证该路段行车速度，全线共涉及两座桥梁，交叉口三处，均属于平面交叉。

3.2场地工程条件

3.2.1地质概况

W至K路段公路施工场地总体地貌以中低丘陵为主，丘陵弥补、沟壑纵横，有大量的浅丘、低山河谷、平坝等，丘陵大多为云山状，平均海拔在270~375m，丘陵与丘陵之间的高差小于60m。

本路段的工程区地质构造主要呈现以下几种类型：

一是背斜。

背斜是本路段底层分布、水文特征、矿产资源埋藏的主要影响因素。

该路段的背斜从西北至东南主要有威远背斜、自流井背斜、兴隆场背斜、邓井关背斜。

威远背斜主要位于连介场、新建煤矿一代，是本地区隆起幅度最大的背斜。

自流井背斜位于艾叶滩至大山铺地区，儿本次工程场地就位于该背斜的斜东南的东翼，岩层单斜，倾斜角约为8~12°。

兴隆场背斜位于兴隆场永安地带，隆起幅度较小。

邓井关背斜位于富顺县城与板桥交接地带，背斜构造狭长。

二是向斜。

本地区由西南向东南眼神的向斜依次有李子桥、淑平、九洪、同心寨等，与上述背斜相间排列，整体构造简单。

三是断层。

本场区的断层分为北东走向断层和西北走向断层，其中北东走向断层分布在威远背斜地带，走向约为N30°~60°W，分不了回龙场断层、大垭口断层，呈现笤帚状分布。

西北走向的断层分布在自流井背斜、兴隆场背斜、邓关井背斜地带，走向N30°~60°W，主要分布了墨林场断层、玉皇庙断层、彭庙断层等[20]。

3.2.2岩土构造

根据国家岩土工程勘测的地质报告以及现场地质测绘及钻井报告，场区地表属于第四系全新统人工填筑土、第四系全新统坡、残积层、洪基层等组成，地表覆盖层绝大部分分布在山间沟槽地区，厚度达到2m~12m。

3.2.3水文条件

场地地下水主要为孔隙潜藏水和基岩裂缝水，并有部分基岩承压水。

在丘陵沟壑地带分布上层滞留水，其中地下水的主要补给来源为大气降水和地表水，采用蒸发和地表径流的方式排出。

场区地下水的主要补给来源为大气降水，因此地下水的多少与该区域的季节因素相关，在该区域少雨季节勘察，在丘间槽谷地带钻孔，可见水位埋藏深度约为0~2.8m，混合水位埋藏深度约为0~2.8，水位埋藏较浅，地下水丰富，因此对路基设计与施工造成严重的影响，形成了软土地质，这就是本研究要着重分析的软土路基处理方法。

由于该地区的水位年变化幅度在1.0~1.5m，而7、8、9月份为降水丰富期，12、1、2月份降水较少。

且地下水从啥图、泥浆岩中渗流而下，基岩的渗透性较差，而河谷地带分布的坡洪积层中的粘滞土可以起到一定的隔水效果。

3.3路基设计

由于本区域施工场区所经历的地形属于浅丘区，地形平缓，地层变化较小，岩性较为稳定，因此选择的路基类型主要有以下三种：

3.3.1挖方路堑设计

本施工场区沿线有少量的岩质边坡存在崩塌和碎落的危险，其他自然边坡的岩石稳定性较好，不存在高度大余30m的岩质边坡。

为此，可以根据路基岩性的不同，科学设计路堑的边坡破率和岩体支护方式。

挖方高度小于8m，采用一级开挖；当挖方高度大余8m可以采用分级开挖和分级支护，设置碎落台，宽度约为2m。

针对岩体完整、稳定性较好的边坡，边坡坡率设置为1:

0.5~1:

0.75，针对岩体较软的边坡，坡率设置在1：

0.75~1:

1.25。

考虑到有少数岩质边坡存在崩塌和碎落的危险，可以采用以下两种加固措施：

一是削破减载。

对边坡的上部坡体进行削减处理，降低坡体下行的下滑力，从而增强整个边坡的稳定性。

并在坡脚处实施堆填反压措施，增强坡脚处的稳定性。

二是采取预应力锚索加固。

为了增加坡体的预应力，可在边坡滑面处迈入锚索，增加滑面的摩擦力和阻力，增强边坡抵抗水平移动的阻力。

三是设置挡土墙。

桩基式抗滑坡的挡土墙工艺，主要用于挡住墙体后面土层强大的水平移动的压力，避免土体发生变形，加固边坡土层；四是设置防滑桩基。

在坡体的画面埋下若干根防滑桩基，用以抵御滑面土体的滑动力，进而实现稳定坡体的目的。

该方法适用于边坡坡度中等的地方，可以起到抗滑的作用。

3.3.2填方路堤

由于本施工场区大多数为浅丘沟壑，因此在路基设计上必须要用到填方路堤的方法。

路堤的填筑材料主要采用挖方路段中废弃的土方为主，这些土方多为粉砂泥岩、砂岩，在路堤填筑时坡率设置为1:

1.5~1:

2.当路堤高度大余8m时，边坡的形式采用分级填筑，形成阶梯式