高速公路軟土地基處治措施探析

牛小玲

（山西交通職業技術學院， 山西 太原 030031）

1 概述

近年來，隨著我國經濟的發展，大大促進了公路交通事業的發展，很多省市大力開展高速公路建設工作。在高速公路穿越池塘、河谷等地區時，軟土地基的處治是其中的一個重要的施工項目。結合濕軟地基的特點，采取相應的方法進行處治。常用的濕軟地基處治方法有超挖回填法、排水固結法、拋石擠淤法等，應根據實際情況選擇加固措施。對于軟土地基的加固方法，目前已經進行了大量的研究，并已逐步形成了一套系統的加固方案。然而，在實際施工過程中，工程地基情況復雜多變，地基沉降變形大，為了保證地基穩定，還受到工程投資、建設工期等因素的影響，必須結合工程實際合理選擇處治方法。

2 軟基的相關特點以及其產生的危害

軟土地基承載力比較低，不能滿足公路路基施工要求，尤其是進行路堤填方施工很容易產生嚴重的沉降。地基沉降往往會造成其上部構造物的嚴重變形，最終出現嚴重的質量問題。軟土地基最主要的危害是地基沉降比較大或者是沉降不均勻，造成路面結構出現沉陷，進而影響道路通行能力和行車安全。另外，軟土地基的滑移，會造成路基路面結構出現整體滑動變形，導致整體結構破壞。軟土地基含水量大、壓縮性強、易產生沉降變形，通過分析確定軟土地基主要具有以下工程特點：

2.1 壓縮性強

軟土內部含水量高、孔隙大，可壓縮性強。在外界荷載的作用下，將軟土內部的水分和空氣排出，會產生較大的變形，進而導致產生不均勻沉降，造成地基上部構造物破壞。

2.2 強度低

軟土地基強度低，在外部壓力和干擾的作用下，軟土結構很容易出現破壞。在軟土地基受到壓力和震動時，很容易出現滑坡、沉降、塌陷等破壞形式，這也說明軟土地基的強度較低。

2.3 容易產生不均勻沉降

軟土均勻性較差，在外界荷載作用下容易產生不均勻沉降。由于軟土地基形成環境的獨特性，土質均勻性較差，在土基和車輛荷載的綜合作用下很容易產生不均勻變形。施工前必須制定施工方案進行處治，否則會出現不均勻沉降，造成路基路面結構破壞。

2.4 含水量高，透水性差

結合試驗檢測結果，軟土地基含水量較高，且透水性較差。與其他不同類型的土壤結構相比，軟土滲水速度遠低于其他土體。含水量高容易造成凍脹翻漿，影響路基路面結構的穩定性。施工前必須采取措施進行排水，提高地基的穩定性。

3 軟土地基常用處理方法

3.1 換填法

換填法是將軟土地基部分或全部挖除，然后再換填透水性較好的材料。這種方法施工工藝簡單，容易操作，質量也容易保證，通常換填厚度在1～2 m。換填法施工主要以機械施工為主，人工為輔，采用機械設備將軟土地基全部挖除，并回填強度高、承載力強、穩定好的填料，碾壓密實后在進行上部構造物的施工。

通常，采用換填法處治的軟土地基深度不超過3 m，換填厚度過大會增加工程造價，影響經濟性。常用的換填材料有碎石、二灰土、砂礫材料等，這些材料不僅僅自身強度高、穩定性好，對周邊土體的影響也較小。進行換填施工前要制定科學合理的施工方案，綜合考慮路基截面形狀、工程地質條件、承載力要求、材料供應和施工人員的技術水平等因素。另外，還需要注意保證換填的厚度和寬度，以防止在車輛荷載作用下產生剪切破壞，保證土體結構穩定。壓實質量是軟土地基換填施工控制的關鍵，不僅要做好機械設備的選配和組合，還要建立試驗段確定壓實施工參數。另外，在施工過程中必須做好壓實質量檢驗，確保壓實質量合格。

3.2 排水固結法

在公路軟土地基處治中，排水固結法是最常用的方法之一。這種處治方法的原理是在軟土地基處治之前，采用砂袋、塑料排水管等措施設置的排水通道，排出地基內部的多余水分。軟土地基內部多余的孔隙水被排出，可提高土體的密實度，降低土體的孔隙比，進而達到提高土體強度的作用。這種方法廣泛應用在淤泥質或者粘土性質的軟土地基中，排水效果較好。

也可采用豎向排水體，排出軟土地基內部的水分提高地基承載力。在排水固結施工中，可以采用加載的方式（如真空預壓法、砂井預壓法等）提高排水速度。采用排水固結法，可以逐步排出地基內部多余的水分，使土體慢慢固結，達到提高土體強度的目的。排水固結施工中，軟土地基會出現不同程度的沉降，這是由于水分排出造成的。另外，水平鋪設砂墊層配合排水固結法進行施工，可以提高軟基處治效果。

3.3 密實法

3.3.1 強夯法

強夯法是比較常用的一種軟土地基處治方法，將大型夯錘提高到一定高度后以自由落體的方式夯擊地基，利用沖擊力排出軟土地基內部的孔隙水、使土體密實，加速固結，提高地基承載力。強夯法施工前應制定方案，確定落錘高度、夯擊能量和夯擊遍數等施工參數，做好夯點布置。強夯法適用于飽和度較低的粉粘土，處治深度為6m～8 m。強夯法所使用的的機械設備簡單，施工效率高，施工工期短，對施工工藝要求不高，節約原材料。然而，強夯法對施工現場的周邊環境要求較嚴格，還會污染周邊環境。因此，在選擇強夯法處治軟土地基前，必須綜合考慮各方面因素。

3.3.2 拋石擠淤法

拋石擠淤法是在軟土地基內部拋填一定數量和規格的片石，并借助外力的作用將軟土地基內部的淤泥擠出，最終以片石代替淤泥，達到提高軟土地基的目的。這種方法適用于液性指數較高的土體，與置換方式不同，拋石擠淤法是使用片石置換淤泥，改變了路基地基的結構，是一種安全、有效的處理方法。拋石擠淤法施工的關鍵是拋石速度，速度越快，可以排除越多的淤泥。對山區高速公路，路基開挖下來的片石可以直接拋填到軟土地基，節約了原材料。為了防止處治后的軟土地基碾壓過程中出現“彈簧”現象，應在其上部攤鋪一層30 cm左右的砂礫石墊層。

3.4 復合式地基法

復合式地基法是通過在軟土地基中設置構造物，構造物與軟土形成一個復合式的地基結構，共同承受外部荷載，達到提高地基承載能力和強度。常用的復合式地基形式有碎石樁、水泥攪拌樁和CFG樁。

3.4.1 碎石樁

碎石樁加固是通過碎石替換濕軟地基的松散或粘性土體，形成具有一定強度的穩定樁體，提高地基土抗滑和抗剪性能，進而達到提高軟土地基承載力的目的。碎石樁對軟土地基的加固作用主要包括以下三個方面：第一方面是通過碎石置換軟土地基提高地基土的強度；第二方面是在碎石樁形成過程中對其周邊土體進行擠密，進而增加樁體周圍土體的強度；第三方面是通過擠壓，提高地基土體的排水速度，提高土體固結的速度。

3.4.2 水泥攪拌樁

水泥攪拌樁是按照一定比例拌制水泥漿液，并按照一定的壓力將水泥漿壓入地基土中，攪拌均勻后形成一個穩定的，具有一定強度的樁體，與天然地基成為一個整體，進而達到提高地基承載力的目的。水泥攪拌樁適用于地基土含水量高、滲透性差的地基，處治深度最高可以達到15m。這種處理方法對周邊環境影響較小，可充分利用地基土，可有效提高地基強度。但其施工費用較高，會增加工程造價，且質量控制難度較大。

3.4.3 CFG樁

CFG 樁是按照比例將碎石、水泥、砂等材料拌制均勻，并將其與地基土充分拌和形成樁體，提高地基承載力的一種加固方法。CFG 樁適用于砂土、粉黏土地基的處理，最大加固深度可以達到25m。這種方法施工速度快，樁體強度高，可提高明顯地基承載力，也便于進行質量控制，但會增加工程造價。

3.5 化學加固法

化學加固法是利用化學漿液注入軟土中，并借助壓實的方法將松散的土體固結為一個整體，這種方法適用于粉土、砂土、粘性土及人工雜填土的軟土地基。常用的化學加固法有單液硅化法或堿液法，通過漿液與軟土中的化學物質反應，生成穩定的膠結體。

4 軟土地基處治施工重點

4.1 合理制定軟基處治方案

在軟土地基施工之前，結合施工現場的實際情況制定軟基處治方案，并分析期可行性。編制專項施工方案，對機械設備和施工人員進行合理調配，原材料盡量就地取材，節約成本。

4.2 做好施工組織

為了保證工程順利按期完成，施工過程中對人員、機械設備和各施工工序做好施工組織。盡量縮短各施工工序之間的銜接時間，提高施工效率。做好人員、機械設備的調配，保證各項工作的順利開展。施工準備階段做好原材料的配比設計、實地勘探、清表整平和測量放樣工作，在施工過程中做好質量控制和檢查驗收工作，保證工程質量。

4.3 優化排水系統

排水系統的設置對軟土地基處理十分關鍵，有效的排水可以加速軟土地基固結，提高地基土的強度和承載能力，提高軟土地基加固效果。在軟土地基處理過程中，應重視對排水系統的優化設計，保證排水效果。軟土地基處治排水系統可采用豎向排水通道和橫向排水通道相結合的方式，首先在軟土地基內部設置豎向排水通道，然后在軟土地基頂部鋪設砂墊層形成橫向排水通道，加快排水速度。為了加速軟土地基排水固結，通常采用加壓的方式。最常見的加壓方式是堆載，通過在軟土地基施加一定的豎向壓力，加速水的排除，進而提高軟土固結速度。加壓與排水系統相結合的方式是軟土地基排水的常用方法，但必須做好施工組織，嚴格按照施工順序和施工要求施工。

4.4 做好地基沉降處理

軟土地基的處治效果一般采用沉降觀測的方式進行檢驗，當地基沉降量連續兩個月低于5mm時，即認為地基沉降變形已趨于穩定，可以進行卸載。然而，施工中由于受到各類外界因素的影響，也會造成路基出現沉降，必須對地基進行進一步處理。常用的沉降處治方法有以下兩種：

（1）石灰土處治技術。按照一定比例將石灰和優質土拌和均勻，回填后進行碾壓。石灰土會產生一系列的物理和化學反應，起到減少地基土內部的水分、提高地基土強度、加速地基土固結的作用。石灰土可以是地基土快速板結，提高地基土的強度和承載能力。提高了地基土的整體穩定性，也提高了抵抗沉降變形的能力。

（2）選用輕質路基填料。高速公路的設計標高的是一定的，通常不會采用降低路基標高的方法來降低路基土自重，可優先輕質路基填料。地基上部的很大一部分來自其上部路基的自重，采用輕質路基填料可以減輕地基土自重，進而降低地基上部的荷載。輕質路基填料密度小，可有效降低作用在地基上部的有效壓力，進而減少或避免地基沉降，常用的路基填料有粉煤灰、EPS 超輕質填料等。在降低路基土自重的前提下，還要提高軟土沉降變形穩定的速度，保證路基土的抗剪強度。另外，采用輕質可減少土方用量，節約施工成本。

5 結語

軟土地基含水量高、可壓縮性高、承載力低，處治不當會造成路基路面結構出現不均勻沉降，進而導致結構破壞。在高速公路施工過程中，應結合施工現場工程地質、施工環境等因素，合理選擇軟土地基處治方法。文章分析了軟土地基的危害和工程特點，全面闡述換填法、排水固結法、密實法、復合地基法、化學加固法等處治方法，分析了加固原理、適用范圍和施工重點。合理選擇處治方法可有效提高軟土路基固結速度，最終達到提高地基承載力，防止地基不均勻沉降的目的。