高等級公路軟基處治技術淺析

【摘要】 本文結合工程實際，淺談高等級公路軟基處治方法及施工注意事項。

【關鍵詞】 軟土地基；處治；施工技術

一、前言

高等級公路是科學技術和社會生產力發展到一定階段的必要產物，它極大地促進了我國交通運輸業和國民經濟的發展，提高了人們的認識，改善了人民的生活。隨著我國高等級公路網絡的發展、完善，其作用越發突出。一個國家的公路設施水平，在一定程度上代表著這個國家的經濟能力以及其國際市場競爭力的大小。1988年1月31日，我國第一條完整的高等級公路，長20.5Km滬嘉高速公路建成，到目前，我國高等級公路已四通八達。根據我國已經建成投入運營的高等級公路的使用情況，軟土地基處理在公路工程設計和施工中是重點項目，軟基沉降破壞是公路工程質量通病之一。而軟基處理大多又屬隱蔽工程，軟基的分布范圍在勘測過程中難以達到和現實一致的程度，設計的不夠嚴密常常給施工過程造成較大困難，致使軟土地基處理難以達到規范和設計要求，這就要求施工單位在軟基處理過程中，必須作好充分的地質勘探和處理方案分析，充分掌握各種軟基處理技術和施工工藝。

二、概述

所謂軟土，從廣義上講，就是強度低、壓縮性高的軟弱土層。在軟土地基上修筑路基和橋涵構造物，若不加以處理，往往會發生路基失穩、過量沉陷和橋頭嚴重跳車等現象，導致公路破壞、不能正常使用甚至車毀人亡，影響正常的交通運輸和國民經濟的發展。習慣上常把淤泥、淤泥質土、軟粘性土總稱為軟土，軟土的特性主要表現為天然含水率高、孔隙比大、承載力低。含水量在34％—72％之間，孔隙比在1.0—1.9之間，飽和度一般大于95％，液限一般為35％—60％，塑性指數為13—30。

三、常用處治方法

軟土地基的特點是強度低、固結慢和變形大，對軟基上的路基和構造物要特別認真對待，當路堤經穩定驗算或沉降計算不能滿足規范和設計要求時，必須對軟土地基進行加固處理。常用的加固處理方法有：

1、挖除換填。適用于較小范圍且厚度小于3m的表層軟土處理。如原有的水塘、復耕時間短的水塘、局部為軟土的地基和厚度小于3m的軟基中橋涵構造物基礎部位，常采用直接挖除換填合格素土、石灰改性土、碎石土、砂礫、碎石、片石等，然后修建路基或橋涵構造物。

2、設置透水墊層。適用于較大范圍且厚度1.5-10m的軟土處理。因挖除換填工作量大，常采用在路堤和軟基之間設置透水墊層處理，其原理是在路堤和軟基之間設置透水墊層作為軟基中孔隙水排出的通道，在后續的路堤填筑過程中，隨著路堤的填高，路堤自重就會對軟基產生壓力，致使軟基中的孔隙水從透水墊層中排出，從而起到增加地表強度和加快軟基固結的作用，同時也防止地下水的毛細上升和排除路基水份。

3、淺層處治。適用于較大范圍且厚度小于1.5m的表層軟土處理，可利用生石灰、粉煤灰、水泥等淺層拌和、拋石擠淤、堆土等方法進行，其中當軟土厚度很小，小于1m時，也可采用全范圍挖除換填處理，利用推土機、挖掘機等進行挖除，換填滿足承載力要求的合格材料。

4、加固土樁。加固土樁是利用專用機械設備將軟土地基中的一定深度和一定直徑內的軟土柱體用加固材料改良、加固而形成，與樁間土體共同形成土體復合地基。適用軟土地基層較厚（可達20m以上）和地基承載力不大于120KPa的地段。常用的加固材料有：水泥、石灰粉、粉煤灰、水泥漿、石灰漿、二灰漿和其它專用混合體。專用機械設備主要是一種帶鉆頭和噴射管（壓漿管）的鉆機，施工時先鉆至設計深度，然后鉆頭邊退出邊噴射（灌注）加固材料，根據設計噴射量和試驗樁的施工經驗，常采取多次復攪的方式完成。

5、豎向排水體預壓。常用塑料排水板作為主要材料，也可采用其它豎向排水材料，適用于軟基層厚5-20m范圍。是利用插板機把帶有孔道的板狀物體，插入土中形成豎向排水通道，排水板施工完成后于其上鋪設砂礫墊層和填土預壓，預壓期不宜小于180天。當用塑料排水板時，需要為塑料排水板配置專用的腳靴。

6、設置加筋材料（土工合成材料）。當設置加筋材料層數較少時，宜與設置透水墊層和其它排水處治方案同時實施，可以提高地基承載力和減少路堤填筑后的不均勻沉降，對于淤泥等表層太軟地基，在利用砂井及其它深層處治方案之前，本方案可作為前期處理，以提高人員和機械設備在上面施工的可能性。當設置層數較多時（分層設置于路堤內部），不受地質條件限制，但地基愈弱，其作用越明顯。

7、粒料樁。采用碎石、砂礫、廢渣、砂等散粒材料做樁料，如碎石樁、砂樁等。專用機械一般為震動沉管機、水振沖器等。設置粒料樁后樁體與樁間土形成復合地基，粒料樁對地基土起置換、豎向排水及應力集中作用，但不考慮它對地基土的擠密作用。此方法應根據設計嚴格控制粒料用量，如未達到設計用量應復打補灌或在旁邊補樁一根。

8、輕質路堤。適用于地基承載力能滿足設置輕質路堤自重要求的地段。是利用輕質材料作為路堤填料以減輕路堤自重、減小沉降并增大穩定安全系數。我國常用的輕質材料為粉煤灰，國外有采用專用泡沫塑料塊的。

9、反壓護道：是在路堤兩側或一側填筑一定寬度和一定高度的護道，利用力學平衡原理以確保路堤的穩定。反壓護道施工宜與路堤同時填筑，分開填筑時，必須在路堤達到臨界高度前完成反壓護道的填筑。

10、預壓。適用于容許工后沉降標準較低或路堤填土高度不大的路段。在工期較緊、預壓時間較短時，也可利用超載預壓的方法來加速預壓期的沉降。預壓荷載常用路堤填筑材料，以節約投資。如果工期不緊，可以先填筑一部分或全部路堤，使地基經過一段時間固結沉降，然后再補填足路堤和施工路面。

11、綜合處治。為同時解決沉降、穩定問題或使處治作用更為有效，可考慮兩種或兩種以上處治措施進行綜合處治。綜合處治的一般原則是：加速排水固結的措施與增加地基強度的措施相結合；地上、地面處治與地下處治相結合；應避免兩措施施工上的干擾及作用上的相互抵消。

四、湖北××高速公路第五合同段采用的軟土地基處治方法

1、挖除換填。換填深度根據地基承載力要求而定，主要使用于水塘淤泥清淤換填；復耕時間較短的水塘里回填的虛土、雜土挖除換填；路基原地面局部軟土挖除換填。換填材料為合格素土、碎石土（如圖一所示）和石灰改性土。由于我單位在投標過程中把碎石土的造價分攤到整個合同段的素土中，回填碎石土在業主那里無價可計，而我部各工區承擔的碎石土工程量和素土工程量比例不可能一致，造成管理困難，我部及時對所有回填碎石土進行了申請變更為回填石灰改性土，為我單位規避了此方面的風險。其它明、暗構造物基礎范圍，利用挖除換填砂礫墊層和變更為樁基（施工過程中發現軟基層厚度與設計出入較大，換填施工無法正常開展，后申請變更為樁基工程）。（圖一略）

2、設置透水墊層。采取了設置砂礫墊層和鋪設土工格柵相結合的處理方案。使用于較大范圍的軟土地基路堤部分，是在路堤底部地面上鋪設一層砂礫層，作用在軟土表層上，增加一個排水面，在填土過程中，隨路基填土自重荷載的增加，促使軟土地基排水固結，滲出的水就可以從砂墊層中排出，砂礫墊層采用0.5m厚砂礫，其下鋪設一層土工格柵，為確保排水通暢必須選用透水性良好的砂礫（如圖二所示）。

3、加固土樁。采用粉噴樁處理方案，使用于構造物基礎和臺背處于軟基部分。處理范圍：圓管涵沿路線方向長度為圓管涵中線兩側各1.5米，與路中線垂直方向為兩側洞口鋪砌到洞口鋪砌范圍（如圖三所示）。處于軟基地段的所有明構造物臺后15m范圍（基礎部位采取換填砂礫墊層和樁基工程）按圖示尺寸布置粉噴樁處理（如圖四所示），然后其上再鋪設土工格柵和設置砂礫墊層。（圖略）

五、軟基處治需注意事項

1.軟土地基施工應安排在有利季節進行，施工之前作好排水、降水工作，特別要求針對設計圖紙中標明為軟基的地段，施工前應采取切實有效的降水措施。

2.根據設計資料做好軟基地段地質勘探工作，因為設計部門在設計時是針對整個線路的，勘探工作量非常大，不可能做的非常詳細，而施工單位施工的只是整個線路中的幾公里，軟基地段一般不會太長，有條件把勘探工作做詳細，所以進行軟基處理之前應做好地質對比勘探工作，以確保軟基處理順利完成。我部在最初幾個構造物基礎施工過程中，按照設計圖紙和“邊施工、邊觀察、邊分析”的原則進行，但施工過程發現實際地質與設計資料相差甚遠，致使我們增加了投入和耽擱了部分工期。

3.針對設計資料和自己單位組織的軟基地段地質勘探情況，結合當地地材和本單位的投標報價情況作好處理方案分析，提出經濟合理的變更方案上報監理和業主單位，爭取為業主節約投資和為本單位爭取更大的經濟效益。

4.軟土地基上的構造物和土路基施工應盡早進行，在施工過程中應根據設計進行合理的沉降和穩定性觀測，并根據觀測結果指導路堤填筑和各路基區段竣工時間。針對構造物部分，應采取經濟合理的措施進行軟基處理后再行施工，而針對土路基部分，應提前施工相應處理方案的試驗路段，以檢驗設計的合理性和指導施工。

5.對構造物臺背部位軟土地基的處理應特別注重，因為“橋頭跳車現象”也是公路質量通病之一，對于橋頭部位，因為構造物砼結構和臺后土地基、土路基不一致的沉降，極易導致“橋頭跳車”現象發生，如果構造物處于軟土地基上，那就更加需要認真對待，需要采取切實有效的處治方案。

6.軟基施工過程中應認真作好原始記錄、積累資料和不斷總結經驗，以提高軟基處治的施工技術水平。

六、結語

近些年來，隨著高等級公路的快速發展和軟基破壞這一質量通病的出現情況和數量的增加，國內已經使用了許多新的軟土地基處治方法，特別是一些新的綜合處治方法，具有良好的軟基處理效果。在高等級公路施工中，特別是特殊路基施工方面需要交流、學習、總結和探討的施工技術確實很多，應該加強從書本和向有經驗的同志進行學習，及時交流、總結和探索相關路基施工技術，以提高處理路基施工中所遇難題的水平，從而提高企業在高等級公路行業的競爭能力。

參考文獻：

1、《公路路基設計規范》JTJ013—95

2、《公路路基施工技術規范》JTJ033—95

3、《公路工程質量檢驗評定標準》JTJ071—98

4、《華東公路》

5、《施工技術》