結(jié)合工程實(shí)例分析公路工程中軟基處理常見(jiàn)方法

楊少鴻

摘要：高速公路建設(shè)過(guò)程中，軟基處理是每個(gè)施工單位都面臨的問(wèn)題，本文結(jié)合福建浦南高速公路工程B5標(biāo)施工實(shí)際情況，對(duì)軟基施工常見(jiàn)處理方法做一些探討。

關(guān)鍵詞：公路；軟基；處理

1 概述

本合同段軟土路段主要位于溝谷內(nèi)，上部為水田，積水，表層多為耕植土，分布淤泥、淤泥質(zhì)土，厚度一般約2.0-4.0m，性質(zhì)差，強(qiáng)度低，影響路基穩(wěn)定，易引起不均勻沉降。

軟土是指以水下沉積的軟弱粘性土或淤泥為主的地層，有時(shí)也夾有少量的腐泥或泥炭層。大部分軟土的天然含水量在30%～70%，孔隙比1.0～1.9，壓縮性系數(shù)為0.005～0.02，抗剪強(qiáng)度低，觸變性、流變性顯著。軟土在我國(guó)沿海、沿湖、沿河地帶有廣泛分布。近年來(lái)，隨著我國(guó)公路建設(shè)的規(guī)模日益擴(kuò)大，難度不斷提高，公路建設(shè)對(duì)軟土處治提出了更高的要求。以下結(jié)合浦南高速公路B5標(biāo)實(shí)際情況，對(duì)軟土的處理提出自己的看法和建議，僅供同類工程施工時(shí)參考。

2 工程概況

福建省浦南高速公路B5標(biāo)起點(diǎn)位于福建省建陽(yáng)市將口鎮(zhèn)起始樁號(hào)K119+450～K133+900，全長(zhǎng)14.45公里，其中路基長(zhǎng)度13.17公里。全標(biāo)段軟基5.45公里，占路基總長(zhǎng)的41%。本標(biāo)段軟基路段主要位于溝谷內(nèi)，上部為水田，積水，表層多為耕植土，分布淤泥、淤泥質(zhì)土，松散泥砂土，性質(zhì)差，強(qiáng)度低，土質(zhì)含水量大，孔隙比較大，抗剪能力低，固結(jié)慢等，軟土覆蓋層厚度在2～4 m之間，為不良地質(zhì)地段，無(wú)法滿足高速公路堆填路基及道路活荷載的要求。

3 軟基的處理

3.1 根據(jù)填土高度及軟基情況采用以下幾種處理方式：換填、鋪設(shè)砂墊層加土工格室、砂樁。

軟弱土層厚度小于2m，或軟弱土層厚度大于2m小于3m且路基高度較高時(shí)，采用挖除淤泥，換填符合路基填筑要求填料的方式。

軟弱土層厚度小于3m，且路基高度不太高時(shí)，采用砂墊層加土工格室的方式。

軟弱土層厚度大于3m，采用砂樁的處理方式。砂樁直徑0.45m,梅花型布置，樁距根據(jù)填土高度及軟基情況而定。

位于軟土地基上同時(shí)填土高度在6m以上的板涵或箱涵，均應(yīng)采用反開(kāi)槽施工，反開(kāi)槽高度一般控制在3m高度。

3.2 挖除換填法：對(duì)于深度不太大的軟基工程，在路堤范圍內(nèi)，將需要處理的軟土挖除，動(dòng)力觸探合格后，用透水性材料換填，可采用分段挖除，分段分層回填的方法。置換材料應(yīng)采用即使受到水浸也不致降低承載力的透水性材料。必須進(jìn)行充分壓實(shí)。 透水性材料，主要為砂土、砂、礫石、卵石、片碎石等，其主要物性指標(biāo)如表1。

挖出換填透水性材料處置軟基，效果最好，由于完全挖開(kāi)處理，不會(huì)留有隱蔽危害，但是費(fèi)用也較大，因此一般換填至超過(guò)地下水位以上30cm即可采用回填素土的方法，所回填的素土應(yīng)滿足CBR〉8%，低液限，如果有條件設(shè)置滲溝、盲溝的話，對(duì)于路基的穩(wěn)定會(huì)大有好處。

3.3 鋪設(shè)砂墊層加土工格室法

對(duì)于軟弱土層厚度小于3m且含水量大，路基高度不太高時(shí)，在軟土地基上敷墊0.5ｍ厚的砂墊層。這樣可達(dá)到固結(jié)軟土層，使砂墊層起到上部排水層作用；同時(shí)，砂墊層又成為填土內(nèi)的地下排水層，以降低填土內(nèi)的水位；在進(jìn)行填土及地基處理施工時(shí)，為施工機(jī)械提供良好的通行條件。

3.3.1 材料要求

砂墊層材料宜采用干凈的中粗砂，細(xì)度模數(shù)>2.7，含泥量小于5%，應(yīng)具有良好的透水性，滲透系數(shù)不小于0.005 cm/s，不含有機(jī)質(zhì)、粘土塊和其他有害物質(zhì)，砂礫的最大粒徑不得大于50mm。

土工格室采用設(shè)計(jì)抗拉強(qiáng)度不小于150MPa，延伸率不大于15%,高度10cm。

3.3.2 施工方法

砂墊層施工一般采用自卸汽車(chē)與推土機(jī)聯(lián)合操作。要盡量做到均勻一致。原地面設(shè)置50cm的砂墊層，起到橫向排水的作用，并分兩層進(jìn)行壓實(shí)，每側(cè)超出路基地寬200cm，以防止填土?xí)r砂墊層外緣被土覆蓋，堵住排水路徑。

對(duì)于地基土層不均勻，可能發(fā)生局部不均勻沉降和側(cè)向變位，可利用敷墊土工格室來(lái)增強(qiáng)地基承載力、減少地基局部沉降和側(cè)向變位，土工格室應(yīng)按垂直路線方向鋪設(shè)，以改善其受力性能，兩幅格室之間用 U型鉚釘聯(lián)接，接縫應(yīng)盡可能靠近路基中部，不能設(shè)在路堤邊坡范圍內(nèi)，鋪設(shè)寬度為土工格室所在位置路基的寬度。土工格室四周應(yīng)超過(guò)填土邊緣，端部卷入填土內(nèi)，上面用填土壓緊。

3.4 砂樁法

3.4.1對(duì)粘性土加固機(jī)理

砂樁加固軟弱粘性土地基的主要起置換和排水作用，還可以形成復(fù)合地基，可提高地基的承載力和整體穩(wěn)定性。

置換作用。砂樁加固軟弱地基主要是利用砂樁本身的強(qiáng)度形成復(fù)合地基，提高地基承載力和地基的整體穩(wěn)定性，地基沉降也變小。砂樁復(fù)合地基承受外荷載時(shí)，發(fā)生壓力向砂樁集中的現(xiàn)象，使樁周土承受的壓力減小，沉降也相對(duì)減小。砂樁復(fù)合地基與天然的軟弱粘性土地基相比，地基承載力增大率和沉降減小率都與置換率成正比。

排水作用。砂樁在粘土地基中形成一個(gè)良好的排水通道，起到排水砂井的作用，且縮短了孔隙水的水平滲透路徑，加速軟土的排水固結(jié)，使沉降穩(wěn)定地基得以加固。

3.4.2 砂樁施工程序

鋪砂。在砂樁施工之前，地表面先鋪一砂墊層。并設(shè)置排水溝。樁機(jī)就位后。套管底端接上管靴，放置在設(shè)計(jì)樁位上。打樁。用振動(dòng)錘振打至設(shè)計(jì)深度；投砂。根據(jù)樁長(zhǎng)情況與灌砂量要求投入足量砂，在投砂中射水形成飽和砂。在拔管過(guò)程中，振動(dòng)使砂密實(shí)。

拔管。啟動(dòng)振動(dòng)器或樁錘， 同時(shí)起拔樁管，活瓣自動(dòng)打開(kāi)，開(kāi)始向土孔內(nèi)灌砂，拔管過(guò)程中按要求進(jìn)行反插，按實(shí)際樁長(zhǎng)推算砂量，補(bǔ)足砂料并富余0．2 m 以上，拔管速度要控制在2.5～3 m/min范圍內(nèi)，樁頭留振時(shí)間10 s以上，以確保樁體的連續(xù)及密實(shí)。待樁管完全拔出，砂樁施工即告結(jié)束。

3.4.3 施工注意事項(xiàng)：

按設(shè)計(jì)圖間距布置砂樁。用不同顏色標(biāo)志已打入或待打入的樁位；導(dǎo)桿應(yīng)始終保持豎直，并經(jīng)常檢查。打入深度按設(shè)計(jì)規(guī)定；允許以較快的速度打入，但樁管拔出速度應(yīng)嚴(yán)格控制。留心樁管拔出時(shí)砂在成拱作用下與套管一起被上提產(chǎn)生間隙，這樣常使軟土侵入砂樁切斷砂柱；砂樁中的砂應(yīng)采用含泥量不大于3%的中粗砂，細(xì)度模數(shù)大于2.7，有機(jī)質(zhì)含量不大于1%，滲透系數(shù)不小于0.005 cm/s。砂料應(yīng)保持干燥，灌砂率不小于95%。砂樁灌入樁孔中的砂子不得含有5cm及以上的碎石；軟土厚度不大時(shí)，砂樁樁長(zhǎng)要求打穿軟土層；砂樁施工順序采用由中間向外圍或隔排施工。

4 軟基處理施工注意事項(xiàng)

4.1 在軟基處理前應(yīng)將路基表土及浮泥清除干凈，并用透水性材料回填做好路拱，在路基兩側(cè)開(kāi)挖排水溝，在預(yù)壓區(qū)應(yīng)設(shè)置與砂墊層相連的縱橫向排水盲溝，以保證路基施工期間的排水暢通。

4.2 由于本項(xiàng)目軟基多為山間沉積軟土，一般軟土層底部會(huì)出現(xiàn)傾斜的狀態(tài)；設(shè)計(jì)中軟基處理的樁長(zhǎng)統(tǒng)一為一個(gè)數(shù)值，這樣就會(huì)存在單個(gè)樁長(zhǎng)不足或過(guò)長(zhǎng)的現(xiàn)象。所以在清表后，我們每隔50～100m增設(shè)一些靜力觸探孔或鉆孔，以驗(yàn)證設(shè)計(jì)依據(jù)地層條件的準(zhǔn)確性及確定合理的處理深度。

4.3 對(duì)于橋臺(tái)及結(jié)構(gòu)物地段，首先應(yīng)對(duì)軟土地基進(jìn)行處理，并填土至設(shè)計(jì)標(biāo)高。待其預(yù)壓時(shí)間大于6個(gè)月，沉降趨于穩(wěn)定后，才能進(jìn)行反開(kāi)挖施工。沉降穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)為路基中心表面沉降速率不大于3cm/月。

5 軟基路段施工監(jiān)控

本工程線路長(zhǎng)，地質(zhì)情況變化復(fù)雜，且大部分地段均為高填土，為保證全線軟土路基施工的安全和穩(wěn)定，特別是高填方路堤和橋頭路堤，進(jìn)行了沉降與穩(wěn)定觀測(cè)監(jiān)控。

5.1 監(jiān)測(cè)斷面組成：位移樁（路基坡腳線外2米，每邊一個(gè)）、沉降板（路基中心一個(gè)、距路肩1米各一個(gè)）。沉降位移樁埋設(shè)方式詳見(jiàn)圖1。

監(jiān)測(cè)斷面設(shè)置數(shù)量：軟基路段每200米設(shè)置一個(gè)。

5.2 監(jiān)測(cè)頻率：見(jiàn)表2。

5.3監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)：

路堤中心沉降速率不大于10～15mm/d；側(cè)向位移不大于5mm/d；

加載完成后預(yù)壓期間沉降速率連續(xù)2個(gè)月小于5mm/月；

本標(biāo)段施工過(guò)程中所觀測(cè)到的最大晝夜沉降量為4mm，最大晝夜側(cè)向地表位移量為2 mm。符合路基施工規(guī)范要求。

6 結(jié)束語(yǔ)

軟基處理質(zhì)量的好壞，關(guān)系到高速公路能否保證道路運(yùn)營(yíng)期間路面狀況、行車(chē)速度及行車(chē)安全的關(guān)鍵問(wèn)題之一。在實(shí)際施工過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)施工實(shí)際，靈活運(yùn)用、恰到好處的選擇軟基處理方法，本著經(jīng)濟(jì)可靠的原則，才能做好軟基處理的工作。

參考文獻(xiàn)

[1] 交通部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) ·公路軟土路堤設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范· 人民交通出版社1997

[2] 黃生文 ·公路工程地基處理手冊(cè)· 人民交通出版社2005