摘要:當(dāng)高速公路要通過厚度不同的軟土土層時，就必需要對軟土地基進行有效處理，本文結(jié)合實際情況，和工程的一些施工經(jīng)驗，提出了一些處理高速公路軟土地基的方法，提高地基強度。

關(guān)鍵詞:道路 軟土地基 處理

0 引言

路基作為路面的基礎(chǔ)，是在地表按道路的線形(位置)和斷面(幾何尺寸)的要求開挖或填筑而成的巖土結(jié)構(gòu)物。它承受著路面靜荷載及交通動荷載，并將荷載向地基深處傳遞擴散。在線路縱斷面上，路基必須保證線路需要的高程;在平面上，路基與橋梁、隧道連接組成完整貫通的線路。因此，路基工程具有其獨特的特點?，F(xiàn)就在公路工程穩(wěn)定路基技術(shù)方面的做法進行研究。

1 路基填土與路基壓實

路基的強度和穩(wěn)定性主要取決于路基填料的性質(zhì)及其壓實的程度。從現(xiàn)有條件出發(fā)，改進填土要求和壓實條件是保證路基質(zhì)量最有效和經(jīng)濟的方法。

1.1 路基填料。規(guī)范規(guī)定了對路基填料應(yīng)有條件的選用。對路基填料的最小強度和最大粒徑給了量化的標(biāo)準(zhǔn)，采用CBR值表征路基土的強度，引入了路床的概念。對上路床的填料提出了限制的條件，高速公路和一級公路路面底以下0-30cm的路床填料CBR值應(yīng)大于8，下路床及其下面的填土，也都給出相應(yīng)的規(guī)定值。當(dāng)路基填料達(dá)不到規(guī)定的最小強度時，應(yīng)采取摻合粗粒料、或換填、或用石灰等穩(wěn)定材料處理，并不規(guī)定對其它等級公路鋪筑高級路面時，也要采用高速公路和—級公路的規(guī)定值。

1.2 路基壓實。當(dāng)前路基施工，普遍采用了大噸位的壓路機，碾壓效果有了明顯的改善。對于提高路基土的壓實度起了很好的作用。規(guī)范規(guī)定高速公路和—級公路路面底面以下80-150cm部分的上路堤其壓實度必須≥95%，對其它等級公路當(dāng)鋪筑高級路面時，其壓實度亦應(yīng)按高速公路和—級公路的標(biāo)準(zhǔn)采用。

1.3 特殊潮濕地區(qū)路基土的壓實。在特殊潮濕地區(qū)，路基上的壓實是相當(dāng)困難的，規(guī)范對此作出了若干調(diào)整:—是壓實度標(biāo)準(zhǔn)可根據(jù)試驗資料確定或較表列數(shù)值降低2-3個百分點;二是對于天然稠度小于1.1，液限大于40，塑性指數(shù)大于18的粘質(zhì)土，當(dāng)用于下路床及其下的路堤填料時，可采用規(guī)定的輕型壓實標(biāo)準(zhǔn);三是改善填料的性質(zhì)，在土中摻加生石灰，通?？梢垣@得預(yù)期的效果，也可采用新型吸水材料加固。

2 路基防護

路基的修筑改變了地層的天然平衡狀態(tài)，以及路基暴露在空間，不斷受各種錯綜復(fù)雜的自然因素侵蝕，因此需要進行各種類型的防護。

2.1 坡面防護。坡面防護的目的是防止地表水流的沖刷、坡面巖土的風(fēng)化剝落以及與環(huán)境的協(xié)調(diào)。近年來，隨著對環(huán)境保護的重視，高等級公路的邊坡，多釆用種草防護邊坡較高時，采用砌石框格(方型、菱形、拱型、M型)種草防護。由于西部干旱缺水，邊坡種草防護類型的選擇很重要，現(xiàn)大多采用草坪植生帶，即將草籽、肥料和土均勻拌和裹于土工物內(nèi)，當(dāng)草籽發(fā)芽也長成草起到固土作用后，無紡布纖維自然腐爛，不會污染環(huán)境，效果很好。

石砌圬工防護仍較普遍使用，混凝土預(yù)制塊護坡多用在路堤邊坡，連片的及帶窗孔的護面墻;用于路塹邊坡。破裂的或易于風(fēng)化破碎的巖石路塹邊坡采用錨桿掛鐵絲網(wǎng)或高強塑料網(wǎng)格噴漿或噴射混凝土以及噴射纖維混凝上防護也有較好的效果。

但由于石砌圬工及混凝土防護造價高、易破損等諸多問題，從保護環(huán)境的角度出發(fā)，建議大力推廣既能改善生態(tài)環(huán)境，美化景觀，又一勞永逸的種草防護。

2.2 沖刷防護。防護沿河路基邊坡免受沖刷仍多采用直接防護。傳統(tǒng)的砌石、拋石、鐵絲石籠、擋土墻等有所改進，用高強土工格柵代替鐵絲做石籠，用聚脂或聚胺脂類土工織物混凝土護坡模袋做成的護面板防護受水沖浪擊的邊坡，很能適應(yīng)土體不均勻沉降。

2.3 支擋防護。擋土墻用于支擋防護目前仍占主要。石砌的重力式擋土墻多用于石料豐富、墻高較低、地基較好的場合;鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的懸臂式擋土墻、扶壁式擋土墻和板柱擋土墻其受力比較合理，墻身圬工體積小，也已廣泛應(yīng)用于公路路基的防護。垛式擋土墻易于調(diào)整墻的高度，并采用預(yù)制構(gòu)件拼裝，是—種特殊型式的擋土墻。

3 軟土路基加固方案

3.1 強夯方案(動力固結(jié)法)。主要特點:用夯錘從高處自由落下沖擊土基，使軟土中孔隙壓縮，土體局部液化并形成良好的排水通道，孔隙水順利溢出，土體隨之固結(jié)，同時還可夯入砂、石渣、碎石等透水性較好的硬質(zhì)顆粒性材料，使粒料與周圍的夯土形成復(fù)合地基。適用范圍:局部軟土埋藏較淺的地段，處理深度小于6m。優(yōu)缺點:工藝簡單，施工快，造價低，處理效果好，但噪音污染大，處理深度有限。造價分析:①主要工程量為兩遍點夯一遍普夯(夯點間距3m，夯擊數(shù)5擊，點夯能量3000KN.m，普夯能量1000KN.m);50cm砂墊層;沉降土方(H=1m)。②每公里路基處治造價約81元/m2，340萬元/km，每增減一擊，每公里處治費用增減10%左右。

3.2 開挖換填方案(置換法)。主要特點:挖除不良軟土層，換填滲水性材料、改良土或碎石土，分層壓實。適用范圍:表層軟土且厚度小于3米的地段。優(yōu)缺點:施工簡單，對軟土地基處理的效果好，但換填深度過大時，施工就比較困難，置換出的棄方較難處理，多占土地且容易污染環(huán)境，工程造價相應(yīng)增高。造價分析:①主要工程量為挖除的軟土(H=2～3m);換填土(砂礫或石灰土)。②每公里路基處治費用換填土的造價為62～96元/m2，261～405萬元/km(換填砂礫的造價為98～153元/m2，414～644萬元/km)。

3.3 砂墊層+預(yù)壓方案(排水固結(jié)法)。主要特點:在原地面鋪40～50cm厚的砂墊層，使軟土頂面增加一個排水層，再進行路堤填筑，并利用填料的等載或超載預(yù)壓，使軟土中的孔隙水排向砂墊層，最終土體固結(jié)。一般預(yù)壓期3～6個月。適用范圍:路堤填土高度較小，軟土埋藏不深且厚度小的地段。優(yōu)缺點:施工簡單，費用低。但施工期長，深、厚層軟土的處理效果不佳，堆載預(yù)壓需要的土方量大，不適合缺乏土源的地區(qū)使用。造價分析:①主要工程量為40cm砂墊層;土工布(一層);預(yù)壓土方(H=1.2m)②每公里路基處治造價約54.4元/m2，232.9萬元/km，如需卸載，每公里造價約增加10多萬元。

3.4 土工格柵+預(yù)壓(排水固結(jié)法)。主要特點:在軟土地基表面與路堤之間鋪設(shè)土工材料，通過土工材料將上部填料的垂直變形向水平方向擴散，使上部施加的荷載能均勻分布在地層中。當(dāng)軟基進行等載或超載預(yù)壓時，可能產(chǎn)生很大的變形，這時由土工材料承受拉力和土的摩擦作用可限制土體側(cè)向擠出，從而減小變形和增大地基的穩(wěn)定性。一般預(yù)壓期3～6個月。適用范圍:路堤填土高度較小，軟土埋藏不深且厚度小的地段。優(yōu)缺點:施工簡單，費用低。但施工期長，深、厚層軟土的處理效果不佳，堆載預(yù)壓需要的土方量大，不適合缺乏土源的地區(qū)使用。造價分析:①主要工程量為土工布(一層);預(yù)壓土方(H=1.2m);②每公里路基處治造價約29.6元/m2，124萬元/km，如需卸載，每公里造價約增加10多萬元。

3.5 塑料排水板+預(yù)壓方案(排水固結(jié)法)主要特點:先在土層中加設(shè)豎塑料排水板和40～50cm砂墊層，構(gòu)成一個排水系統(tǒng)，再根據(jù)路基的地質(zhì)條件和填土高度進行等載或超載預(yù)壓，使地基在荷載的作用下增加土體的總應(yīng)力，促使孔隙水能夠迅速地從排水通道逸出，從而縮短沉降固結(jié)的時間。一般預(yù)壓期3～6個月。適用范圍:軟土厚度較大的地段，處理深度小于12m。優(yōu)缺點:施工簡單，費用低。但塑料排水板的質(zhì)量差異性大，施工監(jiān)理難度大，深、厚層軟土的處理效果不佳，預(yù)壓時間長，堆載預(yù)壓需要的土方量大，不適合缺乏土源的地區(qū)使用。造價分析:①主要工程量為40cm砂墊層;土工格柵(一層);塑料排水板(正三角分布，間距@1.5m，板長10米);預(yù)壓土方(H=1.2m)②每公里路基處治造價約54.4元/m2，232.9萬元/km，如需卸載，每公里造價約增加10多萬元。

3.6 袋裝砂井+預(yù)壓方案(排水固結(jié)法)。主要特點:袋裝砂井采用天然砂子與編制袋人工灌制而成，砂井的直徑一般為7cm～10cm，按沉管法施工就位，其作用和處理原理與塑料排水板相同。但塑料排水板比袋裝砂井具有工效高、勞動強度低、質(zhì)量穩(wěn)定，適應(yīng)地基變形性能好的特點。適用范圍:軟土厚度較大的地段，處理深度小于12m。優(yōu)缺點:在砂源豐富的地區(qū)工程造價低，施工監(jiān)理較容易，但施工工序復(fù)雜，質(zhì)量不易控制，深、厚層軟土的處理效果不佳。預(yù)壓的時間長，堆載預(yù)壓需要的土方量大，不適合缺乏土源的地區(qū)使用。

造價分析:主要工程量為40cm砂墊層;土工格柵(一層);袋裝砂井(正三角分布，樁徑7cm，間距1.5m，樁長10m);預(yù)壓土方(H=1.2m)b每公里路基處治造價約54.4元/m2，232.9萬元/km，如需卸載，每公里造價約增加10多萬元。

3.7 真空聯(lián)合堆載預(yù)壓方案(排水固結(jié)法) 飽和軟粘土地基在荷載作用下，孔隙中的水被慢慢排出，孔隙體積慢慢地減小，地基發(fā)生固結(jié)變形，同時，隨著超靜水壓力的消散，有效應(yīng)力逐漸提高，地基土的強度逐漸增長，所以，排水固結(jié)法是由排水系統(tǒng)和加壓系統(tǒng)兩部分共同組合而成的。

排水系統(tǒng)，設(shè)置排水系統(tǒng)主要在于改變地基原有的排水邊界條件，增加孔隙水排出的通路，縮短排水距離。該系統(tǒng)是由豎向排水井和水平排水墊層構(gòu)成的。當(dāng)軟土層較薄，或土的滲透性較好而施工期較長時，可僅在地面鋪設(shè)一定厚度的排水墊層，然后加載，土層中的孔隙水豎向流入墊層而排出。當(dāng)工程上遇到深厚的、透水性很差的軟粘土層時，可在地基中設(shè)置砂井或塑料排水帶等豎向排水井，地面連以排水砂墊層，構(gòu)成排水系統(tǒng)。

加壓系統(tǒng)，及時施加其固結(jié)作用的荷載。它使土中的孔隙水產(chǎn)生壓差而滲流使土固結(jié)。排水系統(tǒng)是一種手段，如沒有加壓系統(tǒng)，孔隙中的水沒有壓力差，水不會自然排出，地基也就得不到加固。如果只施加固結(jié)壓力，不縮短土層的排水距離，則不能在預(yù)壓期間盡快完成設(shè)計所要求的沉降量，土的強度不能及時提高，各級加載也就不能順利進行。所以上述兩個系統(tǒng)，在設(shè)計時總是聯(lián)系起來考慮的。

3.8 碎石樁(復(fù)合地基法)。主要特點:利用樁體對樁周圍基土的擠密作用，使土與樁組成復(fù)合地基。常用的施工方法是沉管法，一般是通過振動或錘擊把帶有特制樁尖的鋼管打入土層至設(shè)計深度，在鋼管內(nèi)灌入碎石，然后邊振動邊緩慢拔出樁管，從而形成碎石樁，并在樁頂設(shè)置水平排水層，必要時可進行堆載預(yù)壓。它具有置換、排水固結(jié)和復(fù)合地基的特點。適用范圍:石料豐富地區(qū)，軟土厚度較大的地段。優(yōu)缺點:材料供應(yīng)方便，工程造價較低，處理效果較好，施工監(jiān)理較容易，同時兼有排水固結(jié)和復(fù)合地基的特征，但施工工序復(fù)雜，在強度較低的淤泥質(zhì)土層中，容易產(chǎn)生斷樁現(xiàn)象。造價分析:①主要工程量為40cm砂墊層;土工格柵(一層);碎石樁(正三角分布，間距1.5m，樁長10m，樁徑50cm);②每公里路基處治造價約194.6元/m2，897萬元/km。

3.9 水泥攪拌樁(復(fù)合地基法)。主要特點:利用水泥等材料作為固化劑，通過專用的攪拌機，在路基深處用螺旋鉆頭將軟土和固化劑強制攪拌，由此產(chǎn)生一系列的物理、化學(xué)反應(yīng)，使攪拌均勻的灰土硬結(jié)，形成具有整體性、水穩(wěn)性和強度較高的復(fù)合地基。按其施工方法可分為噴粉水泥攪拌樁和噴漿水泥攪拌樁，粉噴樁是將水泥干粉通過深層攪拌機空心鉆桿的噴灰口噴出，與地基深處已被鉆頭攪拌的軟土拌和，漿噴樁則是將水泥漿用灰漿泵輸送到攪拌機的中心管輸出，與經(jīng)攪拌的軟土拌和。適用范圍:路基不穩(wěn)定，軟土厚度較大的地段。粉噴樁處理的深度小于12m，漿噴樁處理的深度小于15m。優(yōu)缺點:施工技術(shù)成熟，工期短，處理效果較好，本地區(qū)使用廣泛，在各種復(fù)合地基處治方案中造價較低，但施工監(jiān)理難度大，對軟基下部攪拌不易均勻，處理的深度有限。粉噴樁因不向地基增加水分，更適合于飽和軟土，但粉塵污染較大;漿噴樁處理的深度和效果均好于粉噴樁，但造價略高。造價分析:①主要工程量為土工格柵(一層);粉噴樁(正三角分布，間距1.5m，樁長10m，樁徑50cm)。②每公里路基處治造價約206.9元/m2，869萬元/km。

4 施工注意事項

按設(shè)計圖間距布置砂井，用不同顏色標(biāo)志已打入或待打入的井位。導(dǎo)桿應(yīng)始終保持豎直，并經(jīng)常檢查。打入深度按設(shè)計規(guī)定。允許以較快的速度打入，但套管拔出速度應(yīng)控制在填充砂及壓氣能從容地操作為度，留心套管拔出時砂在成拱作用下與套管一起被上提產(chǎn)生間隙，這樣常使軟土侵入砂井切斷砂柱。填充砂料可采用傳送帶連續(xù)投入，也可采用漏斗提升喂入，從正確計量考慮，以后一種方式為優(yōu)。

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