摘要：高速公路路基施工質(zhì)量作為影響高速公路總體運(yùn)行效果的關(guān)鍵因素，成為施工中關(guān)注的重點(diǎn)。提高高速公路路基施工的監(jiān)測(cè)水平和精度，采取有效合理的措施增強(qiáng)軟土路基的穩(wěn)定性對(duì)縮短高速公路建設(shè)工期、降低建設(shè)成本、提高施工質(zhì)量具有重要的理論和應(yīng)用價(jià)值。

關(guān)鍵字：路基；施工監(jiān)測(cè)；處理措施

1 引言

近年來(lái)，隨著我國(guó)區(qū)域經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，區(qū)域間溝通、協(xié)調(diào)和聯(lián)系日益緊密。高速公路作為最便捷、最快速、通行率最高的運(yùn)輸方式，對(duì)改善交通運(yùn)輸條件，方便人民生活，推動(dòng)地方經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)快速發(fā)展起了巨大的推動(dòng)作用。因此，高速公路的地基施工質(zhì)量作為影響高速公路總體運(yùn)行效果的關(guān)鍵因素，成為施工中關(guān)注的重點(diǎn)。加強(qiáng)高速公路路基施工的監(jiān)測(cè)水平和精度，采取有效合理的措施增強(qiáng)軟土路基的穩(wěn)定性對(duì)縮短高速公路建設(shè)工期、降低建設(shè)成本、提高施工質(zhì)量具有重要的理論和應(yīng)用價(jià)值。

2 軟土地基變形機(jī)理研究

由于高速公路要求高通行率、高建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)、高安全系數(shù)和軟土路基的低強(qiáng)度、低透水性、高壓縮性、低穩(wěn)定性之間存在巨大的矛盾和反差，造成軟土地區(qū)高速公路路基的設(shè)計(jì)和施工難度很大。因此，需要研究和分析軟土地基的變形機(jī)理，以提高軟基處理的針對(duì)性。

軟土地基的沉降和變形按其變形特征可分為三類，瞬時(shí)沉降（初始沉降、不排水沉降）、固結(jié)沉降（主固結(jié)沉降）和次固結(jié)沉降（次壓縮沉降、蠕變沉降）。瞬時(shí)沉降指的是在荷載增加的瞬間，由于土體中的孔隙水來(lái)不及排出，所以土體的體積變化很小，但荷載的增加使得土體的整體受力發(fā)生變化，產(chǎn)生剪切變形，但此時(shí)的沉降變形很小，主要由兩方面原因引起，一是地基的彈性變形，二是由低級(jí)塑性區(qū)開展繼而擴(kuò)大所產(chǎn)生的側(cè)向剪切位移引起的，變形量的大小主要跟加荷方式和加荷速率密切相關(guān)。固結(jié)沉降產(chǎn)生的主要原因是荷載壓力引起超孔隙水壓力的水力梯度增加，促使水從土體內(nèi)排出，而應(yīng)力增量轉(zhuǎn)移到土骨架上以致沉降的發(fā)生。固結(jié)沉降室軟土地基沉降的主要組成部分。次固結(jié)沉降的產(chǎn)生是由于超靜孔隙水壓力基本消散，在有效應(yīng)力基本上不變的情況下，隨時(shí)間繼續(xù)發(fā)生的沉降量。次固結(jié)沉降的速度很慢且變化量很小，因此，在實(shí)際工作中常省略考慮。

3 軟土地基施工變形監(jiān)測(cè)方法研究

由于軟基的沉降主要加荷方式和加荷速率密切相關(guān)，因此，軟基監(jiān)測(cè)的主要目的就是通過(guò)施工監(jiān)測(cè)，控制填土速率，確保路基施工安全。在確保路基安全的前提下，盡可能提高加載速度，縮短填土施工歷時(shí)，以便給預(yù)壓留出更多的時(shí)間，提高路基質(zhì)量。同時(shí)，將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)作為路基土方增量的計(jì)算依據(jù)。

3.1 軟基施工觀測(cè)斷面和水準(zhǔn)點(diǎn)的設(shè)置

軟基觀測(cè)斷面應(yīng)該能夠反映軟基最不穩(wěn)定特性，以最大限度的通過(guò)監(jiān)測(cè)結(jié)果知道工程施工。因此，在監(jiān)測(cè)斷面的選擇上，一般選擇含水量最高、孔隙比最大、承載力最低、預(yù)計(jì)沉降量最大、軟土層相對(duì)最厚的位置，同時(shí)考慮軟基特性的不穩(wěn)定和差異性，一般相隔2公里設(shè)置一個(gè)斷面。軟基監(jiān)測(cè)儀器一般包括表層沉降板、測(cè)斜管和孔壓計(jì)以及常規(guī)的測(cè)量設(shè)備等。斷面選擇確定后，一般需要在測(cè)區(qū)內(nèi)設(shè)置埋設(shè)標(biāo)志的適量水準(zhǔn)觀測(cè)點(diǎn)，同時(shí)，在沉降區(qū)外圍相對(duì)穩(wěn)定的區(qū)域選擇至少三個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)，通過(guò)高等級(jí)水準(zhǔn)點(diǎn)聯(lián)測(cè)的方式，確定基準(zhǔn)點(diǎn)的精確高程值，并可通過(guò)三點(diǎn)間的聯(lián)測(cè)確定水準(zhǔn)點(diǎn)的精度。水準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)設(shè)在不受垂直向和水平向變形影響的堅(jiān)固的地基上或永久建筑物上，其位置應(yīng)盡量滿足觀測(cè)時(shí)不轉(zhuǎn)點(diǎn)的要求，每三個(gè)月用路線測(cè)設(shè)中設(shè)置的水準(zhǔn)點(diǎn)作為基準(zhǔn)點(diǎn)，對(duì)設(shè)置的臨時(shí)水準(zhǔn)點(diǎn)校核一次。

3.2 軟基施工監(jiān)測(cè)頻率

從監(jiān)測(cè)板埋設(shè)第一個(gè)月開始，每三天需要對(duì)設(shè)置的監(jiān)測(cè)點(diǎn)觀測(cè)一次，根據(jù)施工進(jìn)度的不同，一般第二個(gè)月到第三個(gè)月監(jiān)測(cè)的間隔可以變?yōu)?天一次，從第四個(gè)月開始直至鋪筑路面期間，15天對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)高程變化進(jìn)行一次監(jiān)測(cè)。隨著沉降量的減小，沉降趨于穩(wěn)定。通車以后，可每隔一到三個(gè)月監(jiān)測(cè)一次。

3.3 軟基施工變形預(yù)測(cè)方法

在工程施工過(guò)程中，通常需要根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的變化和累積以及工程的施工進(jìn)度情況，采用合理而科學(xué)的變形預(yù)測(cè)方法，預(yù)估軟基的沉降量隨時(shí)間的變化關(guān)系，以指導(dǎo)施工中采取既經(jīng)濟(jì)又合理的方法對(duì)軟基處理進(jìn)行設(shè)計(jì)施工。傳統(tǒng)的施工變形預(yù)測(cè)方法需要的觀測(cè)數(shù)據(jù)比較多，數(shù)據(jù)的累積性較大，需要的觀測(cè)時(shí)間較長(zhǎng)，只有在實(shí)測(cè)沉降趨勢(shì)趨于收斂時(shí)推算的結(jié)果比較理想，所以對(duì)施工過(guò)程的指導(dǎo)作用較差。近年來(lái)，常用的軟基施工沉降預(yù)測(cè)方法有固結(jié)度對(duì)數(shù)配合法、Asaoka法、修正雙曲線法以及修正的指數(shù)曲線配合法對(duì)軟基施工變形情況進(jìn)行預(yù)測(cè)，所以，在具體的施工過(guò)程中，可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件，數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)的實(shí)際情況，選擇上述方法中的一種或幾種，預(yù)測(cè)軟基變形的趨勢(shì)，指導(dǎo)軟基處理和施工。

4 高速公路軟基處理措施研究

目前，在高速公路施工過(guò)程中，控制軟基變形、提升軟基穩(wěn)定性的主要措施包括以下幾個(gè)方面：一是延長(zhǎng)施工預(yù)壓期，使軟基強(qiáng)度隨施工過(guò)程中荷載的增加而有所提高，地基的沉降盡可能多地在施工期間產(chǎn)生;二是增大地基土的排水固結(jié)速率，即采用在地基中打設(shè)砂井、排水板等處理措施，使得軟土地基在給定的施工期內(nèi)產(chǎn)生的排水固結(jié)沉降大，土體的強(qiáng)度增長(zhǎng)快;三是減小地基總沉降，即采用樁體復(fù)合地基等措施使得地基在給定的外荷載下所產(chǎn)生的總沉降減小，并提高地基的承載力，減小工后沉降;四是采用臨時(shí)過(guò)渡路面，待路基變形穩(wěn)定后，再修筑正式路面;五是采用提高路基設(shè)計(jì)標(biāo)高的方法預(yù)留沉降量。

4.1 高速公路軟基處理的一般程序

由于軟基處理是一項(xiàng)復(fù)雜的、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)的綜合性系統(tǒng)工程，因此，需要遵循一定的程序和步驟，以保證處理結(jié)果的科學(xué)合理有效性。首先需要根據(jù)高速公路施工標(biāo)準(zhǔn)和要求確定天然地層的處理范圍以及處理的要求，然后針對(duì)處理范圍和處理效果要求結(jié)合地質(zhì)勘查的結(jié)果、地基處理的方法和手段、施工設(shè)備、施工經(jīng)驗(yàn)、施工材料條件等因素，提出多種地基處理的可行性研究方案，緊接著對(duì)提出方案的技術(shù)的科學(xué)性、經(jīng)濟(jì)性和施工的進(jìn)度、環(huán)保等級(jí)等進(jìn)行綜合比較初選出其中的一種或幾種方案?jìng)溆?，同時(shí)可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和補(bǔ)充地質(zhì)勘測(cè)調(diào)查，對(duì)方案進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)整，形成軟基處理的指導(dǎo)性設(shè)計(jì)方案，指導(dǎo)軟基施工，最后，在軟基施工的過(guò)程中要持續(xù)的對(duì)變形進(jìn)行監(jiān)測(cè)分析和預(yù)估，對(duì)軟基處理的效果進(jìn)行檢驗(yàn)和分析，對(duì)無(wú)法滿足設(shè)計(jì)要求，達(dá)不到預(yù)期效果的，要采取措施進(jìn)行設(shè)計(jì)的調(diào)整和施工的補(bǔ)充，直至施工能夠滿足設(shè)計(jì)預(yù)期和要求。

4.2 高速公路軟基處理的常用方法

軟基處理的方法和措施有很多，根據(jù)不同的施工環(huán)境和地質(zhì)條件，處理的效果也存在一定的差別。目前，高速公路軟基處理常用的方法包括常用的方法有反壓法、換土墊層法、振密擠密法、強(qiáng)夯擠淤法、粉體攪拌法、土工合成材料加筋加固法、振動(dòng)水沖法、預(yù)壓砂井法、拋石擠淤法、堤身自重?cái)D淤法等。其中換土墊層法各種軟弱土及山地不良地基的淺層處理；擠淤置換法適用于厚度較小的淤泥地基；振沖置換法適用于抗剪強(qiáng)度不小于20Pka的粘性土、粉土、飽和黃土和人工填土等地基；強(qiáng)夯置換法適用于人工填土、砂土、粘性土和黃土、淤泥和淤泥土地基；碎石樁(置換)法、石灰樁法、EPS超輕質(zhì)料填土法都適用于軟粘土地基。

5 結(jié)論

路基作為高速公路工程的關(guān)鍵組成部分，其穩(wěn)定性直接制約著整個(gè)高速公路工程的施工工期、質(zhì)量和施工成本，直接關(guān)系到人們的生命和財(cái)產(chǎn)安全以及連接區(qū)域經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。因此，高速公路的路基設(shè)計(jì)施工要在安全可靠、實(shí)用、經(jīng)濟(jì)等原則的指導(dǎo)下，同樣注重行車的舒適度要求，滿足高平順、少維修、高通行率的需要。本文在分析高速公路路基施工監(jiān)測(cè)相關(guān)指標(biāo)的前提下，對(duì)高速公路路基處理的流程和方法進(jìn)行研究，其結(jié)果對(duì)高速公路軟基處理具有現(xiàn)實(shí)的指導(dǎo)意義。

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出版社，2002.9