關于軟基路基路面施工設計需注意的若干問題探討

【摘要】結合軟基路基路面施工過程中出現的一些問題及工期緊張的實際情況，討論軟基路基預壓期的確定、填土速率的控制標準、橋頭軟基處理和橋臺樁基施工、粉噴樁的檢測時間和強度控制標準、軟基路段路面鋪筑和加速淺層軟土地基沉降等工程實際問題，提出軟基施工中有關的決策應經過科學地論證確定。

【關鍵詞】軟基處理；預壓期；填土速率；粉噴樁；路面鋪筑；淺層處治

0 前 言

在軟土地基上填筑路堤，常見的問題分為兩大類：穩定性的破壞以及過大的下沉和變形。這兩大類問題主要發生在軟土地基上的橋梁結構物和高路堤路段。同時，施工工期緊，部分施工方案與原設計有變化，若已基本成型的路基一旦出現坍塌等情況，將增加工程數量、嚴重延誤工期和影響高速公路的通車。這些都是高速公路建設的最難處理的技術問題以及公路施工質量管理的重點，也是本文的研究課題。

1軟基路基預壓期的確定

在公路工程施工時面臨著這樣一個問題：在高等級公路的建設中，部分路段的實測沉降值已達到或大于設計值，但未達到設計的預壓時間；涵洞等反開槽施工是按設計預壓時間還是按沉降值？

從工程實踐可知，由于軟土土層的不均勻性、試驗數據的誤差、計算理論的不完善及設計中人為因素的干擾，計算沉降值與實際沉降值之間往往存在一定的誤差，因此必須根據預測沉降值的準確性確定預壓時間。在施工過程中，應根據實測沉降過程曲線推算最終沉降量，校正設計誤差，并以此作為確定涵洞反開槽、施工排水防護工程及路面施工等的依據。

2. 填土速率的控制標準

填筑路堤時，應進行沉降和穩定觀測。當接近或達到極限填土高度時，嚴格控制填土速率，一般每填一層監測一次，控制標準為：路堤中心線地面沉降速率不大于1.0cm/d；坡腳水平位移速率不大于0.5cm/d；以水平位移為主，如超過此限應立即停止填筑路堤。但是，在公路工程實際施工中，若要求加快施工進度，能否放寬坡腳水平位移速率不大于0.5cm/d的控制標準。

對于填土速率的控制標準，國內外許多工程控制標準為：中心沉降量多為2.0～4.0cm/d；坡腳水平位移多為0.5～1.5cm/d， 甚至更寬。但是，作為設計單位認為，即使在目前這么嚴格的標準下，路堤仍然發生多起坍塌事故，不能放松對坡腳水平位移標準的控制。

從國內外軟基路堤施工的經驗來看，規范規定的標準似乎過嚴。我國五十年代鐵路系統規定控制應小于0.4cm/d， 四十年來隨著人們對軟基研究的不斷深入及軟基路堤施工經驗的逐漸豐富，這一標準均在不斷放寬。例如，廣茂線東段軟基填筑試驗中曾出現坡腳水平位移達6.0cm/d；然而，也有連云港新墟一級公路的軟基路堤沉降和穩定觀測控制標準為：路堤中心線地面沉降速率小于0.5cm/d；坡腳水平位移速率小于0.2cm/d；但是，該路段軟基未進行處理，且其淤泥滲透系數小，物理力學性能在全國四大海淤泥中為最差。因此，從軟基路堤施工分析可知，以位移作為控制指標具有經驗性，不管軟基特性和路堤填筑計劃等而采用同一標準是不合理的。

3. 橋頭軟基處理和橋臺樁基施工

《公路軟土地基路堤設計與施工技術規范》規定：軟土地區的橋臺、涵洞、通道以及加固工程的施工應于預壓期沉降完成后再進行修建。因此，在橋頭路段采用塑料排水板處理軟土地基時，設計要求在橋頭軟基路堤預壓沉降穩定后方可反開槽施工橋臺，這種做法會使橋梁工期受到制約，難以按期完成施工。從工程實踐可知，若在河岸臨空面處采用反壓護道后即施工橋臺樁基，軟基路堤的強度和穩定性可以得到保證，又可以解決橋臺樁基施工工期緊張的問題。工程實踐證明上述反壓護道橋臺法是切實可行的，但施工設計時必須注意以下幾個方面。

⑴反壓護道不能隨意設置，必須進行相應的計算，以確定反壓護道的寬度、高度和邊坡率等；

⑵必須注意反壓護道對橋墩樁基的影響，避免出現保護橋臺卻損傷了橋墩的現象。

⑶反壓護道橋臺法最好由路基和橋梁工程設計人員一起綜合設計。

4.粉噴樁的檢測時間

施工設計規范規定，粉噴樁的形成強度時間大約90d。如果按照此規定時間檢測，根本無法確保施工工期。就是在28d后進行強度檢測，要確保施工工期也有一定的困難。如果提前檢測粉噴樁的強度，則檢測數據和結果能說明問題嗎？

大量的試驗資料表明，水泥加固土的強度隨齡期的增長而增大，一般7d可以達到標準強度的30%～50%，30d可以達到標準強度的60%～75%，90d大約為180d強度的80%， 而180d后強度的增長仍然未終止。根據電子顯微鏡的觀測，水泥土的硬反應也需要三個月才能完成，此時檢測無法解決施工工期緊張的問題。根據日本的經驗，水泥加固土的強度齡期最少7d，最好28d，據此可以預測水泥加固土的長期強度。根據工程實踐可知，從長期看強度略有增加的趨勢，但將28d時的強度看著長期強度就可以了；雖然28d時的強度偏于保守，但仍然被國內外許多工程所采用。同時必須注意到：沿海地區的高含水量軟基中的粉噴樁早期強度往往較低，必須加強粉噴樁的施工質量控制；粉噴樁的施工最好采用全樁復噴復攪，務必避免樁體上部復攪。

5.粉噴樁的強度控制標準

對于軟基處理的粉噴樁工程，設計要求粉噴樁的單樁承載力不小于一個標準數值。這種不考慮采用粉噴樁處理軟基路段的填土高度、軟土地基的土層情況和粉噴樁的長短等影響因素，采用一個標準是不妥的。粉噴樁作為一種應用歷史不長的軟土地基處理方法，無論從其加固機理還是設計計算方法上，目前均處于半經驗半理論的階段。因此，在確保粉噴樁樁長和樁體的質量的前提下，可以使用加固土的無側限抗壓強度作為粉噴樁的強度控制標準。

6.軟基段路面設計及施工

對于軟基路基路面工程，由于軟土路基的沉降過程較長，若軟基路基存在過大的工后沉降及不均勻沉降，勢必影響公路路線的縱坡以及路面的使用品質和使用壽命。為了避免這些不良影響，國內外許多公路軟基路段使用初期均采用過渡式路面，以防止昂貴路面面層的過早破壞，節省工程造價。但是，過渡式路面的行車質量較差。

公路路面的分期修建，是根據設計路面的特點，考慮到軟基沉陷會不可避免地使路面破壞的實際情況，暫時不修建上面層，待3～5y后軟基沉降甚微時，根據路面情況再加鋪上面層。由此既保證了公路使用初期的路面質量，又可減少軟基沉降引起路面破壞造成的損失。對于高速公路，路面的分期修建比簡單的瀝青表面處治過渡式路面更加趨于合理。從公路實踐可知：國內的廣花、成渝、長營高速公路，法國和蘇聯等國的許多高速公路瀝青面層均在9～12cm；國內部分學者根據幾條試驗路段的研究結論，當瀝青面層達到一定厚度時，半剛性基層路面的承載力與面層的厚薄無多大關系。因此，若某路段設計路面各結構層厚度如下：底基層厚30cm，水泥穩定碎石基層厚26cm，瀝青面層厚15cm。此時，可在基層上首先鋪筑9～11cm的瀝青面層，其表面進行防滑和防滲處理，然后再鋪上面層。此外，為了減少路基不均勻沉降造成路面結構的破壞，可適當加厚底基層，以提高其抵抗斷裂的能力。設置適當厚度的底基層，在于分擔承重作用以減少上基層厚度，并充分利用當地材料，造價低，增加的投資不多。從瀘嘉及宜黃高速公路等路段的使用經驗看，這種做法的工程效果非常顯著。

7.加速淺層軟土地基的沉降

某些高等級公路對軟土厚度小于3.5m的路段未進行軟基處理設計，造成軟基路基沉降速度慢，影響路面施工的開工時間，必須采取措施加速軟基路基的沉降。根據公路工程的實際情況和工期要求，對淺層軟土地基完全不處理是不行的。通常，可采取下述措施：

⑴在軟基和路堤之間設置砂墊層。砂墊層是地基中孔隙水橫向排出的通道。為保證排水并考慮砂墊層受填塞和污染，其厚度以50cm為宜；砂墊層的鋪設寬度為路堤底寬并且兩側各外加50～100cm。當砂墊層兼有排淤泥作用時，其厚度還應適當加大，這時地面下的砂墊層與淺層處治具有同樣的效果，必須按規定計算穩定安全系數；

⑵采用生石灰、換填、拋石（堆土）等方法進行淺層處治。拋石（堆土）排淤泥宜在地表鋪設網狀材料或土工織物。淺層處治后必須按規定計算穩定安全系數。

9.結束語

從軟基路基路面工程施工實踐可知，高速公路建設最難處理的技術問題之一，即是高路堤引起的短時間難以穩定的地基沉降，相關的決策應該在嚴格細致的設計基礎上經論證確定。因此，必須根據軟基的不同特點采取不同的處治方法；施工中出現的問題，必須及時會同設計、監理、施工等部門妥善解決；必須加強施工過程中的動態觀測，認真總結分析觀測資料，據此及時地調整有關施工方案，實施施工管理科學化，確保軟基路基路面工程質量。

參考文獻：

1.中華人民共和國行業標準，公路軟土地基路堤設計與施工規范JTJ 017-1996.