芻議高速公路軟基的處理對(duì)策

周 堅(jiān) 項(xiàng) 穎

（浙江省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，浙江 杭州 310006）

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，高速公路建設(shè)的規(guī)模逐漸擴(kuò)大，建設(shè)中遇到的不良地質(zhì)情形也越來(lái)越多，軟土地基加固也成為一個(gè)難點(diǎn)。我國(guó)沿海的很多經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的地方，都處于平原的水網(wǎng)地帶，這些地區(qū)地下水位較高，地表有大量的軟土，這些軟土的主要特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)松軟、含水量比較高、變形大。所以，在這些地區(qū)修建高速公路時(shí)，要進(jìn)行軟基處理的路段就特別多。軟土路基具有沉降很大和穩(wěn)定性差的特點(diǎn)，對(duì)高速公路的安全行車及使用會(huì)造成比較大的影響，造成的經(jīng)濟(jì)損失也會(huì)非常大。所以，在在高速公路建設(shè)過(guò)程中，做好高速公路的軟基處理就顯得尤為重要。現(xiàn)階段軟基處理的方法非常多，在不同的地質(zhì)狀況下，應(yīng)該采取不同的處理方法，準(zhǔn)確合理的軟基處理方法是保證高速公路質(zhì)量的關(guān)鍵。

1 高速公路路基處理的基本原則

高速公路布線應(yīng)盡量避開(kāi)軟基地段，特別注意要避開(kāi)深厚軟土的地段，這樣可縮短工期，降低工程造價(jià)，提高高速公路的社會(huì)及經(jīng)濟(jì)效益。由于高速公路路堤高度一般都會(huì)超過(guò)軟土填土的極限高度，同時(shí)軟土在大交通量，重載車輛的作用下，路基容易產(chǎn)生側(cè)向膨脹擠出滑動(dòng)，基底沉降現(xiàn)象也比較嚴(yán)重，必須對(duì)其處理。對(duì)高速公路路基處理的一般原則是：第一，盡可能早的采用堆載預(yù)壓，不作深層的處理，以自然沉降的方式逐漸達(dá)到路基穩(wěn)定。這是一種既簡(jiǎn)單又十分經(jīng)濟(jì)的方法，但是由于我國(guó)公路基本建設(shè)的資金和工期的特點(diǎn)，一般較難以實(shí)現(xiàn)；第二，倘若施工工期緊迫，時(shí)間有限，除非個(gè)別低路堤地段的高度在臨界高度以下，此時(shí)可不作地基處理。在橋梁采用的基礎(chǔ)處，其余軟土都需采用不同方法處理，有時(shí)還需進(jìn)行多種方案的有機(jī)組合。

2 高速公路軟基處理常用的方法對(duì)策

2.1 換填處理法

換填處理法是一種傳統(tǒng)的軟基處理方法，這種處理方法比較經(jīng)濟(jì)，也是一種淺層處理方法，它主要包括挖除換填和強(qiáng)制擠除換填兩種類型。挖除換填包括全部挖除換填和部分挖除換填；強(qiáng)制擠除換填包括強(qiáng)制擠除換填和部分強(qiáng)制擠除換填。

這種換填方法是將地基表面以下的一定范圍內(nèi)的軟土全部或部分挖去或擠除，然后再分層回填強(qiáng)度較高的材料后并進(jìn)行夯實(shí)，從而使地基的強(qiáng)度得到提高。此方法的加固原理是：根據(jù)土中附加應(yīng)力分布的規(guī)律，讓換填部分的硬土承受上部較大的應(yīng)力，而軟弱層承受較小的應(yīng)力，從而達(dá)到設(shè)計(jì)的要求。換填后的土與原來(lái)的軟土相比，其主要優(yōu)點(diǎn)是剛度大、承載力高、變形小。這種方法簡(jiǎn)單易行，但一般僅用于淺層處理，其處理深度不超過(guò)3米。

2.2 粉噴樁處理法

對(duì)于較深的軟基，如果全部挖出換填的話，工程量太大，可以采用粉噴樁處理法。此法是深層攪拌法加固地基的一種形式，又稱為加固土樁，此方法是對(duì)軟基進(jìn)行深層處理的有效辦法。這種處理方法的原理是：通過(guò)深層攪拌機(jī)使用粉體噴攪法，將粉體加固料用高壓空氣壓噴入地基的深部，借助攪拌頭葉片的回旋作用，與原位軟土進(jìn)行強(qiáng)制性的攪拌混合，并吸收地下水，使加固料與軟土之間發(fā)生物理化學(xué)作用，最終形成具有水穩(wěn)性、整體性及一定強(qiáng)度的柱狀加固體，然后，與軟土基一起形成復(fù)合地基，從而提高地基承載力，達(dá)到減少沉降的目的。這種方法有提高地基的承載力、止水防滲、降低土中的含水量、防止土體液化及減小支擋結(jié)構(gòu)土壓力等多種作用。其優(yōu)點(diǎn)是：施工過(guò)程中沒(méi)有噪聲、工期短、對(duì)周圍建筑影響小、沒(méi)有公害且不排污，施工過(guò)程中不停止生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)，不中斷行車。其主要處理的路段是：工期時(shí)間要求緊、地段的自然地質(zhì)條件差，一般適合于老路堤加寬、橋頭過(guò)渡及結(jié)構(gòu)物路段等。

2.3 加載預(yù)壓法

在飽和軟土填筑施工過(guò)程中，由于有較多的孔隙水，地基承載力很低，壓縮性非常大。對(duì)于各種軟弱的地層都可以使用排水固結(jié)法來(lái)加固地基，其原理是在路基范圍內(nèi)加載預(yù)壓，使土體被壓縮，孔隙被排除，讓大量的沉降在工程完成前就基本結(jié)束，經(jīng)過(guò)處理后，地基的承載力可得到較大提高。加載預(yù)壓法是排水加固法的一種情況。加載預(yù)壓包括等載和超載預(yù)壓，加載填筑的路基再經(jīng)過(guò)一定的時(shí)間，使地基土在自然狀態(tài)下逐步進(jìn)行固結(jié)。

使用此法時(shí)，應(yīng)逐級(jí)加荷載，在前一級(jí)荷載作用下達(dá)到固結(jié)后，再開(kāi)始施加下一級(jí)荷載。卸荷也要逐級(jí)進(jìn)行，以使地基逐步穩(wěn)定。加載要符合設(shè)計(jì)的要求，每次加載的數(shù)量及速率要引起重視，當(dāng)加載的數(shù)量及填筑的速度超過(guò)地基當(dāng)時(shí)極限荷載時(shí)，土體就會(huì)遭到破壞。

2.4 CFG樁處理法

CFG樁是水泥粉煤灰碎石樁的簡(jiǎn)稱，它是由碎石、粉煤灰、石屑加入適量的水泥和水?dāng)嚢瑁谜駝?dòng)沉管打樁機(jī)或者其他成樁機(jī)具制成具有一定粘結(jié)強(qiáng)度的樁，它和褥墊層、樁間土一起形成復(fù)合地基。其加固原理可概括為樁體的置換作用及對(duì)土體的擠密作用。

褥墊層是CFG樁復(fù)合地基的核心，在CFG樁復(fù)合地基中，上部傳來(lái)的荷載由褥墊層傳給樁與樁間土。在上部荷載的作用下，褥墊層產(chǎn)生向下的變形；當(dāng)樁頂?shù)膲毫Τ^(guò)褥墊層局部抗壓的強(qiáng)度時(shí)，樁頂有相對(duì)褥墊層的向上位移，改善了樁頂?shù)氖芰顟B(tài)，充分發(fā)揮樁的承載力，減小了地基的沉降，達(dá)到了樁土共同承擔(dān)荷載的目的。由于樁體有一定的強(qiáng)度，能承擔(dān)上部傳來(lái)的水平及豎向荷載，對(duì)土體有一定的擠密作用，提高了土體的承載能力。

2.5 拋石擠淤法

在魚塘和常年積水的洼地等地方，軟土層位于水下，更換土比較困難，或者基底直接落在含水量非常高的淤泥中，其基本物理力學(xué)性能表現(xiàn)為稠度大大超過(guò)液限、透水性差、天然含水量非常大、壓縮性高，且這些地方多數(shù)為高填方路堤，如果對(duì)軟基不加任何處理或處置不當(dāng)，會(huì)導(dǎo)致路基失穩(wěn)或過(guò)量沉降，造成公路不能夠正常使用。對(duì)于厚度較薄，表層沒(méi)有硬殼，片石能沉達(dá)底部的泥沼或厚度為3米到4米的軟土，可采用拋石擠淤法。拋石擠淤就是向路基的底部拋投一定數(shù)量的片石，從而將淤泥擠出基底的范圍，以此提高地基的強(qiáng)度。

2.6 復(fù)合地基法

天然地基在地基處理過(guò)程中，按一定間距和分布，在軟土層中打設(shè)許多樁柱，以形成復(fù)合土層，由復(fù)合土層組成的地基即為復(fù)合地基。復(fù)合地基的外界荷載效應(yīng)由天然地基和增強(qiáng)體共同承受。該方法具有施工簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)性的特點(diǎn)，在地基處理中得到廣泛應(yīng)用。

2.7 塑料排水板處理法

此方法處理軟弱地基，是使用塑料排水板將地基中的水排除，增加作用于土顆粒的有效應(yīng)力，從而達(dá)到加速地基固結(jié)沉降，提高強(qiáng)度的目的。其優(yōu)點(diǎn)是：排水板是正規(guī)廠家生產(chǎn)，質(zhì)量能夠保證，成本較低；施工過(guò)程中無(wú)排水孔斷面不均勻和受堵塞的情況；斷面比較小，對(duì)地基擾動(dòng)也小；打設(shè)機(jī)械輕，可用于較軟的地基處理。該方法缺點(diǎn)：塑料排水板的打設(shè)會(huì)擾動(dòng)土體，使原狀結(jié)構(gòu)遭到破壞，增加了軟土層的沉降量，增大了到達(dá)下臥軟土層的附加應(yīng)力，并且產(chǎn)生附加沉降，沉降時(shí)間延長(zhǎng)，加快次固結(jié)沉降的發(fā)生等。

結(jié)語(yǔ)

軟基有很大的危害性，如果不進(jìn)行處理或處理不當(dāng)，就會(huì)造成地基失穩(wěn)的情況，使道路沉降過(guò)大，對(duì)道路成不同程度的破壞。在高速公路建設(shè)中，各個(gè)地方軟土的化學(xué)成分、成因、物理力學(xué)性質(zhì)等都會(huì)有很大的差別，對(duì)軟基處理的各種方法應(yīng)結(jié)合各地的具體情況，有針對(duì)性地采取合適的措施，防患于未然。只有這樣，才能有效的解決路基不均勻沉降等危害，提高高速公路的質(zhì)量，收到良好的經(jīng)濟(jì)效益。

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