山區(qū)高速公路軟基處治技術(shù)研究

陳 羽

(貴州高速公路集團有限公司)

1 引 言

淤泥、淤泥質(zhì)土及天然強度低、壓縮性高、透水性小的一般黏土統(tǒng)稱為軟土。對于高速公路，標(biāo)準(zhǔn)貫擊次數(shù)小于4，無側(cè)限抗壓強度小于50kp 且含水量大于50%的黏土或標(biāo)準(zhǔn)貫擊次數(shù)小于4 且含水量大于30%的砂性土統(tǒng)稱為軟土。在軟土處修建的路基，路堤填筑荷載易引起軟基滑動破壞和沉降，準(zhǔn)確把握軟基特點，因地制宜，選擇合理的處治方案對軟基處理至關(guān)重要。

本文以貴州省惠水至羅甸高速公路某段軟基(K36 +240－K36 +380)為例，對軟基的地質(zhì)條件、治理方法進行綜合研究，提出了合理的施工方案。該段軟基位于惠水縣斷杉鎮(zhèn)八大村東面山坡，線路沿剝蝕山坡地與溝谷洼地展布，延伸方向南西212°，在路線段擬采用高陡路堤通過溶溝低洼地帶，全長約140 m。該段路基處于剝蝕低山丘陵地貌，微地貌為低山坡腳與山溝低洼地帶，地表坡度5°～35°，高程在930～980 m 間，相對高差約50 m，路堤段山坡為第四系土層覆蓋，溝谷、洼地內(nèi)為耕地和灌木，山坡地帶土層較淺，雜草密布，有施工便道與外界相通，交通方便。

2 工程地質(zhì)條件

2.1 地形地貌

場區(qū)處于剝蝕低山丘陵地貌，微地貌為低山坡腳與山溝低洼地帶，地表坡度5°～35°，高程在930～980 m 間，相對高差約50 m，路堤段山坡為第四系土層覆蓋，溝谷、洼地內(nèi)為耕地和灌木，山坡地帶土層較淺，雜草密布，場址區(qū)有施工便道與外界相通，交通方便。

2.2 地層巖性

根據(jù)地質(zhì)調(diào)繪、鉆探資料，場區(qū)內(nèi)揭露的地層主要為第四系全新統(tǒng)(Qml4)填筑土、第四系全新統(tǒng)坡殘積層(Qal+pl4)粉質(zhì)黏土及淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土，下伏石炭系下統(tǒng)大塘組下司段(C1d1)炭質(zhì)泥巖，其工程地質(zhì)剖面圖如圖1 所示，由新到老分述如下。

圖1 工程地質(zhì)剖面圖

1－1 填筑土:灰白色，主要由灰?guī)r孤石及碎石組合而成，灰?guī)r孤石呈長柱狀。本土層廣泛分布于場區(qū)表層，在山坡地帶分布較淺，較不連續(xù)，溝谷地帶分布較厚，分布連續(xù)，勘察鉆探揭露層厚2.20～7.60 m。

1－2 淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土:多為灰黑色，流塑～軟塑狀，具腥臭味，含礫約15%，主要成分為灰?guī)r，呈棱角狀，粒徑2～10 mm。本土層廣泛分布于場區(qū)表層，在山坡地帶分布較淺，較不連續(xù)，溝谷地帶分布較厚，分布連續(xù)，勘察鉆探揭露層厚1.50～6.40 m。

1－3 粉質(zhì)粘土:黃褐色，可塑，含礫約15%，主要成分為灰?guī)r，呈棱角狀，粒徑2～10 mm。本土層廣泛分布于場區(qū)表層，在山坡地帶分布較淺，較不連續(xù)，溝谷地帶分布較厚，分布連續(xù)，勘察鉆探揭露層厚1.80～5.20 m。

(3)石炭系下統(tǒng)大塘組下司段(C1d1)炭質(zhì)泥巖

9－11 強風(fēng)化炭質(zhì)泥巖:多為灰黑色，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，層狀構(gòu)造，節(jié)理裂隙極發(fā)育，呈微張，泥質(zhì)含量較高，巖質(zhì)軟，遇水易軟化，巖芯多呈塊狀或土柱狀，本層分布局限，系下伏中風(fēng)化炭質(zhì)泥巖風(fēng)化而成。鉆探均有揭露，揭露層厚3.90～12.00 m。

9－12 中風(fēng)化炭質(zhì)泥巖:灰黑色，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，層狀構(gòu)造，節(jié)理裂隙發(fā)育，呈微張，炭泥質(zhì)膠結(jié)充填，巖質(zhì)軟，遇水易軟化，風(fēng)干開裂。為場地內(nèi)下伏基巖，分布廣，巖體較破碎，巖芯多呈砂礫狀，少量呈塊狀。多被第四系土層覆蓋，鉆孔揭露層厚1.00～9.00 m，鉆孔未揭穿。

3 工程地質(zhì)評價

場區(qū)表覆第四系土層，厚度較大，分布不均，其中淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土層土質(zhì)較松軟，承載力較低，工程地質(zhì)性能很差，不宜直接作為路堤基底，應(yīng)對其進行處理后才能填筑路基，粉質(zhì)黏土層宜進行壓實、晾曬處理;中風(fēng)化炭質(zhì)泥巖分布廣，厚度大，埋藏較淺，其工程地質(zhì)性能穩(wěn)定，承載力高，均為場地內(nèi)良好的路堤基底和擬建構(gòu)造物基礎(chǔ)持力層。

4 常見軟基處治技術(shù)

軟基處治方法有許多種，一般情況，往往綜合運用多種處治方法才能有效對軟基進行處治。常見的主要有表層處理法、換填法、重壓法、垂直排水固結(jié)法、旋噴樁、粒料樁、生石灰樁等，每種處理方法適用范圍和施工方法有一定差異，應(yīng)針對現(xiàn)場實際情況進行選擇。表層處理法和換填法一般適用于地表下3 m 內(nèi)的軟基處治，包括砂墊層、反壓護道、開挖換填法、拋石擠淤法、爆破擠淤法等，這類方法施工簡單;重壓法適用于工期要求不緊的項目，操作簡單，施工方便;垂直排水固結(jié)法是利用砂井、袋裝砂井、塑料排水板來增加土層豎向排水途徑，縮短排水距離，加速地基固結(jié)，從而達到處治軟基的目的;旋噴樁是用水泥、生石灰、粉煤灰作為加固料，對軟基進行加固處理;粒料樁是利用振沖器在軟土中成孔，分批在孔內(nèi)充填砂、碎石、砂礫、廢渣等粒料形成樁體，與擠密土體成為復(fù)合地基;旋噴樁、粒料樁、生石灰樁施工工藝復(fù)雜，施工周期長。

5 軟基處治方案

軟基處治的方式較多，本文根據(jù)現(xiàn)場勘查資料，提出了三種治理方案:縱坡優(yōu)化+抗滑樁，縱坡優(yōu)化+強夯置換墩，縱坡優(yōu)化+換土填石。

5.1 方案一:縱坡優(yōu)化+抗滑樁

對K35 +600～K36 +800 段路線縱坡優(yōu)化，降低K36 +240～K36 +380 路堤填土高度，平均降低約4 m，最大填高14 m;抗滑樁斷面尺寸2 ×3 m，長度16 m，間距4 m。該方案工程造價約465 萬元，施工難度大，工序復(fù)雜，工期長。

5.2 方案二:縱坡優(yōu)化+強夯置換墩

對K35 +600～K36 +800 段路線縱坡優(yōu)化，降低K36 +240～K36 +380 路堤填土高度，平均降低約4 m，最大填高14 m。K36 +260～K36 +380 段采用強夯置換墩進行處理，路槽寬度內(nèi)為強夯1 區(qū)，置換墩墩長為5 m，直徑為3 m，間距4.5 m;其余兩側(cè)填方區(qū)域為強夯2 區(qū)，置換墩墩長為3 m，直徑為3 m，間距4.5 m;采用主夯、副夯、全幅滿夯的次序進行，主夯點、副夯點均按正方形布置，每四個主夯點正中夾一副夯點，主夯點間距為4.5 m，夯錘錘底直徑為2.52 m，夯擊能為2 500 kN·m，置換墩與主夯點位置相同。強夯施工前在原地表鋪筑70 cm 塊片石墊層，墩體施工完后進行全幅滿夯，其后在墊層上鋪筑兩布一膜。墩體材料應(yīng)采用級配良好的片塊石、碎石等堅硬材料，粒徑大于300 mm 的部分含量不宜超過全重的30%，含泥(土)量不宜超過全重的5%;壓實墊層材料應(yīng)與墩體材料相同，粒徑不宜大于100 mm。在強夯置換墩強夯成墩過程中，應(yīng)及時在墩位連續(xù)夯擊，每次夯擊后測量夯坑沉降量，并在夯坑內(nèi)填筑補平墩體材料，繼續(xù)夯擊，直至達到夯點停錘條件為止。該方案工程造價約198 萬元，施工難度大，施工質(zhì)量不易控制。

5.3 方案三:縱坡優(yōu)化+換土填石

對K35 +600～K36 +800 段路線縱坡優(yōu)化，降低K36 +240～K36 +380 路堤填土高度，平均降低約4 m，最大填高14 m;K36 +240～K36 +380 徹底清除不良土層(軟可塑粉質(zhì)粘土)換土填石，平均深度約5 m，最大深度9 m。該方案工程造價約256 萬元，施工簡單，質(zhì)量容易控制，且可永久消除隱患。

從經(jīng)濟考慮，采用縱坡優(yōu)化+強夯置換墩方案有優(yōu)勢，節(jié)約造價;從施工考慮，采用縱坡優(yōu)化+換土填石方案施工方便，且工期短，質(zhì)量可控;綜合考慮采用縱坡優(yōu)化+換土填石方案。

6 結(jié) 語

軟基處治是貴州山區(qū)高速公路中的技術(shù)難題，復(fù)雜的地質(zhì)地形特點決定了軟基處治的多樣化，只有準(zhǔn)確把握了地質(zhì)情況，才能有效對軟基進行處治。本文通過對地層巖性進行分析，綜合比較各種處治方案優(yōu)劣，確定采用縱坡優(yōu)化+換土填石方案對該軟基進行處治較為合理。山區(qū)地質(zhì)復(fù)雜多變，在實際施工過程中，要充分運用技術(shù)手段確定地質(zhì)情況，綜合選用相應(yīng)的處治方法才能有效治理軟基，確保工程質(zhì)量。

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