華北地區公路常見軟土地基處治方法及經濟比較

王瑋岳，張 超，李卓英

（內蒙古大學交通學院，內蒙古 呼和浩特 010070）

華北地區山地、丘陵、沙漠、平原等地貌類型齊全，以平原為主，且面積廣闊。平原區山前沖洪沉積、內地沖湖沉積和濱海沉積軟（弱）土地基分布廣泛。大量軟弱土地基的存在不僅在技術方面給公路建設提出了難題，而且也加大了公路建設投資。合理選擇軟土地基的有效處理方式、優選經濟適用的處治方案，對公路安全、舒適運營和提高投資效益至關重要。

1 華北地區公路常見的軟土地基處治方法

近些年來，華北地區公路軟土地基處理技術發展較快，并日趨成熟，處治軟土地基技術已經不再局限于傳統的地基換填技術，大量深層軟土地基處理技術被廣泛應用于公路建設中。常用的軟土地基處治方法主要有五大類。

1.1 換填法

換填法是指全部或部分挖除路床軟弱土，分層換填為強度較高的砂礫、碎石等透水性材料或黏性土、灰土的處理方法。通過換填提高地基承載力、減少沉降量、加速軟弱土層的排水固結、提高地基強度。換填材料主要來自路線周邊的黏土、砂、砂礫、碎石等，通過經濟比較進行優選。

1.2 土工織物加筋法

土工織物加筋法是利用土工合成材料的力學特性，與填土構成各種復合土工結構，提高地基承載力、穩定性和減少不均勻沉降的方法。土工格柵、土工布、土工帶等土工合成材料具有重量輕、整體連續性好、耐腐蝕性好、抗拉強度高及施工方便的優點。

1.3 排水固結法

排水固結法是通過堆載預壓或真空預壓，利用荷載作用，將飽和軟土中的孔隙水通過土層固有的排水通道或塑料排水板、袋裝沙井等人工排水通道排出，實現土的預先固結，減少公路地基后期沉降和提高地基承載力的方法。

1.4 加固土樁復合地基法

加固土樁復合地基法是指通過打入樁體，加密固結軟土、樁土共同作用的軟弱地基的處理方法。華北地區公路工程常用的加固土樁復合地基有砂樁、水泥攪拌樁、碎石樁、水泥粉煤灰碎石樁、高壓旋噴樁等。

（1）砂樁采用振動沉管等方法，在軟弱地基中成孔，形成大直徑的密實砂柱體，擠密土體，提高地基強度，并起到置換和排水作用。華北地區公路工程常用砂樁的樁徑為30～50cm，深度為5～8cm，呈正三角形或正方形布置。

（2）水泥攪拌樁通過深層攪拌機將水泥或水泥漿（固化劑）拌入地基中，利用固化劑和軟土之間所產生的一系列物理-化學反應，使軟土固結后整體性、水穩定性好，增強了樁間土的強度。水泥攪拌常用樁徑為50～80cm，樁距一般為3倍樁徑，呈正三角形或正方形布置。

（3）碎石樁是用振沖器或振動沉管沖擊將碎石擠入土中形成碎石密實樁體，提高地基強度，并起到置換作用和排水作用。樁徑為40～100cm，樁距為150～250cm，呈矩形、正方形、正三角形布置。

（4）水泥粉煤灰碎石樁（CFG樁）樁身主要是由碎石、水泥、粉煤灰共同組成，屬于復合地基剛性樁。樁徑一般為30～40cm，樁距一般為3～6倍樁徑。

（5）高壓旋噴樁通過在軟弱土層中形成的水泥固結體與樁間土一起形成復合地基，從而提高地基的承載力，減少地基的沉降變形，達到地基加固的目的。高壓旋噴法有單管法、二重管法、三重管法和多重管法4種。

1.5 動力擠密法

動力擠密法是通過沖擊壓實機或強夯機械對地基進行強力壓實，提高地基強度和承載力。

2 常用軟土地基處治方法的適用范圍及優缺點

在華北地區公路建設中應用常用軟土地基處治方式已經超過10年，工程實踐表明不同處治方法適用范圍和優缺點如表1所示。

表1 常用軟土地基處理方法的適用范圍和優缺點

3 常用軟土地基處治方法造價指標

綜合考慮華北地區碎石、水泥等地產材料平均價格，測算常用軟土地基處治方法的造價指標如表2所示。

表2 不同軟土地基處治方法造價指標

4 合理選擇軟土地基處治方法的必要性與實例分析

公路工程軟土地基處理方式必須結合建設項目特點進行合理優化選擇，原因主要包括以下方面。

（1）公路工程一般為大型線形工程，地基處理長度通常達幾十公里，工程量大，地基處理設計參數的每一點變化都會引起工程造價的較大變化。

（2）通常路堤填土高度變化較大（2～7m），對地基承載力要求不一樣，特別是路線和構造物常以變形作為設計控制標準，因此處理原則與方法必須有針對性。

（3）由于公路路線往往要穿越多種地貌單元，土層條件多變，即便采用同一種地基處理方法，也應根據土層變化進行調整夯擊能量或加固樁體長度。

（4）由于公路沿線施工環境變化大，在施工方法選擇上必須考慮施工過程中對鄰近已建和在建構筑物的影響及工后影響。

基于上述分析，華北地區某高速公路項目軟基處治方案經反復論證優化后，工程實施方案如下。

（1）深厚層軟土路基段、橋頭路基及小構造物基底需要處治時，采用復合地基形式。其中橋頭處治選用CFG樁，小構造物及路基段以水泥攪拌樁為主，當受空間限制時，采用旋噴樁處治；合理變化路基中部與坡腳樁間距。

（2）對淺層軟土，表層出露的，薄層軟基（一般小于6m）采用強夯置換法進行處治。

（3）對路基段，當軟弱土層厚度較小且與排水層呈互層分布時，采用堆載預壓的處治方式，當地基土無排水層時，設置豎向排水體，做排水預壓處治；當路基填高小于2.5m時，做超載預壓處治。

工程實踐表明該方案取得了良好的使用效果和經濟效果。

5 結語

公路工程軟土地基處治方法眾多，處治方案選擇應該以通行安全、舒適為前提，同時要兼顧“技術可行、經濟合理、因地制宜、保護環境”的原則，使有限的建設資金發揮更大的經濟效益和社會效益。