高速公路軟土地基處治方法探討

郜 安 安

(山西省晉中路橋建設(shè)集團(tuán)有限公司第一分公司,山西 晉中 030600)

高速公路在設(shè)計(jì)與施工中，經(jīng)常要穿越軟土地基。軟土地基承載能力差，處理不當(dāng)后期會(huì)出現(xiàn)很多問題。為了有效提高軟土地基的荷載能力，可采用換填法、排水固結(jié)法、密實(shí)法等方法對(duì)其進(jìn)行加固處理。設(shè)計(jì)與施工中應(yīng)結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，正確選擇加固方法，并在施工過程中進(jìn)行嚴(yán)格質(zhì)量控制與檢測(cè)。

1 軟土地基的危害

軟土地基承載能力差，具有較強(qiáng)的流變性、壓縮性差，容易受到地下水的影響，產(chǎn)生不均勻沉降。有的軟土地基在處理后能夠滿足地基承載力要求，但是由于受到地下水的影響，造成路基路面結(jié)構(gòu)出現(xiàn)較大的沉降。在公路工程施工中，軟土地基的主要危害是由于結(jié)構(gòu)承載力不足導(dǎo)致的沉降或不均勻沉降，破壞路面結(jié)構(gòu)的平整性，甚至對(duì)行車的舒適性和安全性造成影響。另外，軟土地基具有滑移的特性，會(huì)導(dǎo)致路基出現(xiàn)滑移。因此，為了消除軟土地基對(duì)路基路面結(jié)構(gòu)的危害，必須制定科學(xué)合理的地基加固方案，提高地基的承載能力，提高路基的穩(wěn)定性，保證行車安全。

2 軟土地基常用處理方法

2.1 換填法

換填法是在施工中對(duì)軟土地基進(jìn)行全部或部分挖除，并選用透水性良好的材料進(jìn)行回填壓實(shí)，以達(dá)到提高地基承載力的目的。這種加固方法施工方法簡(jiǎn)單，便于施工，但一般只用于軟弱地基層較淺的軟土地基處理。換填法的處治深度一般不超過3 m，對(duì)于深度過大的軟土地基，采用這種方法施工成本高，經(jīng)濟(jì)性差。

在采用換填法對(duì)軟土地基加固施工中，首先要制定科學(xué)合理的施工方案，根據(jù)施工圖紙中路基截面形狀和結(jié)構(gòu)特性，確定施工人員、施工機(jī)械、施工材料能夠按時(shí)到位。在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行科學(xué)的施工組織，做好施工質(zhì)量控制。此外，做好壓實(shí)質(zhì)量的控制，采用分層攤鋪、分層壓實(shí)的施工方法，合理選擇壓實(shí)機(jī)械的型號(hào)和數(shù)量，并做好施工組織，嚴(yán)格按照碾壓原則進(jìn)行壓實(shí)作業(yè)。壓實(shí)結(jié)束后，對(duì)壓實(shí)層的壓實(shí)度進(jìn)行檢測(cè)，保證壓實(shí)質(zhì)量。

2.2 排水固結(jié)法

排水固結(jié)法是通過在軟土地基上施加荷載，將軟土地基中的水分通過人工設(shè)置的排水通道排出，降低土體的孔隙率，提高土體的密實(shí)度和強(qiáng)度，進(jìn)而達(dá)到提高土體強(qiáng)度、減少沉降的目的。這種方法適用于含水量較高的淤泥質(zhì)或者粘土性質(zhì)的地基，這里介紹真空預(yù)壓法和砂井預(yù)壓法。

2.2.1真空預(yù)壓法

真空預(yù)壓法是利用真空泵的負(fù)壓作用，抽出軟土地基內(nèi)部多余的水分和空氣，達(dá)到提高地基承載力的作用。本方法適用于地下水豐富，透水性好的軟土路基，可有效提高軟土地基的承載力。同時(shí)，處治前后路基變形均勻，有效減少了土體的空隙，提高了路基的承載能力。采用真空預(yù)壓法處治后的軟土地基，路基承載力、土體的抗剪強(qiáng)度和穩(wěn)定性明顯提高。

2.2.2砂井預(yù)壓法

砂井預(yù)壓法是將裝滿砂的砂袋打入軟土地基中，利用透水性好的砂袋形成一個(gè)豎向的排水通道。同時(shí)，在軟土地基上鋪設(shè)砂墊層，與打入地基中的砂袋形成一個(gè)整體性的排水通道，采用預(yù)壓的方式將水分快速排出，達(dá)到排水固結(jié)，提高地基承載力的目的。

砂井預(yù)壓法在實(shí)際施工中應(yīng)用較多，施工工藝比較成熟，能夠?qū)β坊两颠M(jìn)行良好的控制。但是施工中需要堆載的土體數(shù)量比較多，施工周期長，并且需要在處治過程中做好監(jiān)測(cè)工作，以防止出現(xiàn)路基失穩(wěn)的情況。

2.3 密實(shí)法

常見的密實(shí)法加固軟土地基的方法有強(qiáng)夯法和拋石擠淤法。強(qiáng)夯法是利用大型的夯實(shí)機(jī)具對(duì)地面的巨大沖擊力將地基中多余的空氣和水分排出，減少土體孔隙，完成對(duì)地基的加固。對(duì)于液性指數(shù)較高的土體，可采用拋石擠淤法進(jìn)行處治，通常在軟土地基中拋填一定數(shù)量和規(guī)格的片石，并借助外力的擠壓作用將淤泥擠壓到表面并清除，最終達(dá)到用碎石代替淤泥，提高路基整體穩(wěn)定性的目的。

2.4 復(fù)合式地基法

復(fù)合式地基法是通過在土體中設(shè)置構(gòu)造物，如碎石樁、水泥攪拌樁、CFG樁，使其與軟土地基形成一個(gè)整體，一同承受外部荷載，以達(dá)到提高土體的承載能力和強(qiáng)度的目的。

3 軟土地基的施工技術(shù)重點(diǎn)

3.1 合理選擇軟基處理方案

在軟土地基施工前，結(jié)合設(shè)計(jì)文件和施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，制定科學(xué)合理的施工方案，并確定其可行性。施工材料應(yīng)盡可能就地取材，因地制宜，節(jié)約成本，提高經(jīng)濟(jì)性。

3.2 做好施工準(zhǔn)備工作

根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的需要，結(jié)合施工方案，對(duì)施工人員和施工機(jī)械進(jìn)行調(diào)配，做好施工原材料的準(zhǔn)備工作。軟弱地基處治施工方案確定后，確定施工人員和施工機(jī)械的數(shù)量，提前完成調(diào)配。為提高軟基處治的效果，對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)土樣進(jìn)行取樣檢測(cè)，以準(zhǔn)確確定施工參數(shù)，保證處治后的土體強(qiáng)度。

3.3 保證排水與加壓系統(tǒng)正常運(yùn)行

為了提高濕軟地基排水固結(jié)的效果，在施工中必須保證排水和加壓系統(tǒng)正常運(yùn)行。做好排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與施工，可有效提高排水能力，提高軟土地基排水固結(jié)的速度。做好加壓系統(tǒng)的處理，及時(shí)有效的對(duì)地面進(jìn)行加壓，可提高軟土沉降固結(jié)的效果。排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)首先應(yīng)確定一個(gè)豎向的排水通道，然后鋪設(shè)砂墊層設(shè)置一個(gè)橫向排水通道，與豎向排水通道形成一套完整的排水系統(tǒng)。加壓一般采用堆載預(yù)壓的方式，可加快排水速度和軟土地基固結(jié)的速度。因此，在采用排水固結(jié)法對(duì)軟土地基進(jìn)行加固處理時(shí)，排水系統(tǒng)和加壓系統(tǒng)互相配合，缺一不可。

3.4 沉降處理技術(shù)

在對(duì)軟土地基進(jìn)行處理時(shí)，一般以路基沉降穩(wěn)定作為判斷軟基穩(wěn)定，進(jìn)行后續(xù)施工的重要依據(jù)。如在某高速公路施工中，規(guī)定兩個(gè)月內(nèi)沉降量小于5 mm方可卸載。但是有時(shí)也會(huì)因?yàn)橐恍┳匀灰蛩鼗蚣夹g(shù)因素導(dǎo)致路基出現(xiàn)沉降，因此一般需要對(duì)路基沉降做相應(yīng)的技術(shù)處理。

1)石灰土填筑路基中部技術(shù)。將石灰和優(yōu)質(zhì)土按照比例混合均勻，用于填筑路堤。石灰與土壤中的活性二氧化硅等成分發(fā)生物理化學(xué)作用，使土體板結(jié)，提高路基的整體穩(wěn)定性，降低沉降。

2)減小路堤荷載技術(shù)。該方法是通過降低軟土地基上的荷載密度，避免產(chǎn)生較大的沉降。在設(shè)計(jì)中，滿足公路施工要求的前提下，盡可能降低路基設(shè)計(jì)標(biāo)高，減少填層厚度，降低荷載。另外，也可以采用粉煤灰等輕質(zhì)材料填筑路堤，降低路基填土的重量，達(dá)到減小路堤荷載的目的。

4 結(jié)語

軟土地基的承載能力直接影響路基的整體穩(wěn)定性，應(yīng)正確選擇加固方法，進(jìn)行合理的施工組織，有效的質(zhì)量控制，減少路基沉降。對(duì)軟土地基必須進(jìn)行準(zhǔn)確的勘察設(shè)計(jì)，為后期軟土地基的處理提供參考。根據(jù)軟土地基不同的地質(zhì)情況，結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)的氣候因素，合理選擇加固方法，并對(duì)施工技術(shù)重點(diǎn)進(jìn)行嚴(yán)格質(zhì)量控制，以達(dá)到提高路基承載能力，減少路基沉降，保證安全行車的目的，具有較高的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。