高速公路軟基處理方法應用研究

赫 立

（蘇交科集團股份有限公司 210019）

高速公路軟基處理方法應用研究

赫 立

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本文詳細闡述軟土地基的工程性質以及處理方法，包括換土墊層法、擠淤置換法、強夯置換法、石灰樁法等，并分析了各種方法的適用條件。研究試驗路段軟基處理方案，并對軟基處理結果進行評價。

0 緒論

近年來，我國高速公路網絡日益完善，高速公路的建設也由經濟較為發達的沿海地區像內陸地區發展，由地勢較為平坦的平原地區像西部山區發展。高速公路的建設不斷突破地域條件的限制，隨之而來的是大量丞待解決的工程實際問題。在高速公路路基施工中，經常會因為公路選線的限制而穿越一些工程性質不良的軟土地帶，軟弱地基主要由一些壓縮性較高的土層構成，例如雜填土、淤泥質土以及淤泥等。這些土層工程性質極不穩定，沉降量大，壓縮性高，道路建設時必須對這些土進行特殊處理，若處理不當將會降低道路質量甚至引起道路破壞。因此有必要對高速公路軟基處理方案進行實用性研究，以求降低工程造價，延長道路使用時間。

1 軟土定義及工程性質

軟土主要由一些天然含水量高、承載能力差，壓縮性較高的淤泥沉積物和少量腐殖質土組成的工程性質特殊的土。軟土地基承載力很低，由于其緩慢的排水固結會造成地基不均勻沉降，引起路基變形甚至軟土擠出，造成道路破壞。對于高速公路和鐵路建設，地基承載力和變形必須滿足工程設計要求，對于達不到使用要求的軟土必須經過人工加固補強，不同地區的軟土地基要根據工程特性選用合適的處理方法。

2 軟土地基處理方法分類

地基處理的目的是改善地基條件，提高土體壓縮性、剪切性以及透水性。軟土地基處理方法按處理目的可分為兩大類，即穩定處理和沉降處理。穩定處理主要是控制土體發生剪切變形，即防止地基因荷載作用而發生隆起或流動變形。增加土體抗滑阻力，提高土體強度。沉降處理主要是加速地基固結沉降，減小地基總沉降量。按處理方法可分為固結排水、表層處理、置換、夯實及擠密等。常用的軟土地基處理方法的原理介紹如下。

①換土墊層法

換土墊層法適用于各種軟弱土及山地不良地基的淺層處理，其原理是以性能穩定、強度較高、壓縮性較小的碎石、砂、煤渣、灰土等材料替代原有的埋深較淺的軟弱土及不良土進行地基分層充填，并輔以人工或機械方法對土層進行分層夯實、壓實，直到密實度達到要求，形成良好的人工地基。

②擠淤置換法

處理厚度較小的淤泥地基常采用換淤置換法，其原理是借助壓載、振動、強夯等外力以及換填材料自重，迫使軟弱層遭受破壞，被強制擠出，從而達到換填處理的目的。

③強夯置換法

處理人工填土、粘性土和淤泥質土地基時常采用強夯置換法，使用的主要材料是碎石和礦渣等，使用的主要機械設備是夯錘、起重設備、脫鉤裝置及運輸裝卸機械等。其原理是填筑碎石的同時輔以強夯，在地基中形成碎石墩體，由碎石墩、墩間土以及碎石墊層形成復合地基，以提高地基承載力、減少沉降。

④石灰樁法

處理雜填土、軟黏土地基時常采用石灰樁法，使用的主要材料是生石灰，使用的主要設備是打樁機或洛陽鏟成孔。原理是在軟弱地基中通過機械或人工成孔，并向孔內填筑生石灰或其他摻合料，通過石灰吸水膨脹、離子交換以及放熱來改善樁周土的物理力學性質，形成復合地基，達到提高地基承載力的目的。

⑤加載預壓法

處理軟粘土、泥炭土、粉土、雜填土地基時常采用加載預壓法，使用的主要堆載材料為土石方，墊層材料則采用級配較好的中粗砂。使用的主要機械設備為運輸、裝卸設備，靜壓沉管機械、動力螺旋鉆機，塑料排水帶插板機等。原理是利用預壓荷載或建筑物自重完成地基土的壓密、固結，提高地基承載力，為加速土體固結，縮短土體排水固結的排水距離，通常在地基中設置豎向排水通道，常用形式有普通砂井、塑料排水板、袋裝砂井等。

3 軟土地基試驗路段處理

①袋裝砂井

試驗路段1的軟土地基采用袋裝砂井處理，砂井直徑0.08m，間距1.2m，按等邊三角形的形狀布置，砂井總長 12m。施工時，要求地面碾壓處理達到施工標準，在土拱上鋪設0. 4m厚級配良好的中、粗礫砂砂墊層，且不含垃圾、有機質等雜質，含泥量也不可大于5%。砂袋要求灌砂飽滿，充填密實，扎緊袋口。砂袋堆放在室外時應有遮蓋，不能長時間暴曬，防止砂袋老化。

②塑料排水板

試驗路段2的軟土地基采用塑料排水板加固，按等邊三角形布置，間距1. 2m，板長10. 0m。施工時，要求地面碾壓處理達到施工標準，在土拱上鋪設0. 4m厚級配良好的中、粗礫砂砂墊層，且不含垃圾、有機質等雜質，含泥量也不可大于5%。

③碎石樁

試驗路段2的軟土地基采用碎石樁加固，樁徑0. 4m，按等邊三角形布置，間距1m，樁長10. 0m，樁頂鋪設0.4m厚碎石墊層。碎石樁采用的碎石應為軋制碎石或未風化的干凈礫石，且含泥量一般不得大于 10%。碎石樁必須為中密或以上狀態，振密碎石樁必須符合設計要求。

4 軟土地基處理結果評價

本次試驗路段軟土地基處理基本達到預期目標，但采用砂樁、碎石樁處理軟土地基的成本偏高，且較難保證施工質量和工程性能，所以，在有更好的選擇前提下應盡量避免使用此種方法。對于軟土較深、較為松軟的地基，且上部荷載較大的情況下，則應避免使用排水固結法結合預壓。當樁長較大時，可以考慮在樁基礎工程中大量應用剛性樁，并與設橋方案進行經濟技術比較，以確定合理可靠的措施。由于在路基橫斷面上沉降變形不同，對于各種不同的地基處理方法，在路肩與路基坡腳之間可采用比路基中心增大間距或減少深度的過渡處理方法，減少不必要的地基處理費用，進一步優化地基處理方案。

5 結論

在公路軟土地基處理中存在著大量丞待解決的問題，但隨著我國工程技術的進步和不斷發展，各種新型材料和加固技術的不斷涌現，軟土地基的處理技術勢必會日趨完善。軟土地基處理方法雖然多樣，但每種方法都兼具利弊，其中也不乏兼有幾種處理效果的方法。選用處理方法時，一定要結合軟土地基的工程實際，充分考慮造價及施工難易程度，綜合比較選擇，利用不同處理方法的優點，施工時采用動態設計方法。

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