練健雄

摘要：本文通過對軟土路基各種處理方法的工作原理介紹，同時(shí)對清淤換填、塑料排水板+堆載預(yù)壓、袋裝砂井、水泥攪拌樁、高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力砼管樁、強(qiáng)夯法、拋石擠淤等處理方法的適用性、工期長短、經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行對比分析，并結(jié)合某在建高速公路軟土路基處理實(shí)例，綜合論述了高速公路軟土路基各種處理方法。在高速公路軟土路基處理過程中，應(yīng)當(dāng)根據(jù)工程特點(diǎn)，選擇合適、經(jīng)濟(jì)的處理方法。

關(guān)鍵詞：高速公路；軟土路基；處理方法

1 引言

1.1軟土路基工程特點(diǎn)

軟土路基主要表現(xiàn)為淤泥及淤泥質(zhì)土，主要由淤泥、淤泥質(zhì)土、沖填土、雜填土或其他高壓縮性土層構(gòu)成的地基。軟土具有壓縮性高、含水量大、孔隙比大、透水性較差、抗剪切強(qiáng)度極低等特點(diǎn)，由于地基需要承受土方及車輛荷載作用，軟土的工程特性不能滿足承載能力要求，由于軟土需要長時(shí)間進(jìn)行固結(jié)，且軟土路基沉降穩(wěn)定的時(shí)間較長，多條位于軟土區(qū)的高速建設(shè)及通車運(yùn)營情況表明，如果軟基處理不當(dāng)，通車后將會(huì)帶來橋臺跳車、路基失穩(wěn)、橋臺破壞、路面開裂等病害。

在高速公路路網(wǎng)體系布局中，常需經(jīng)過軟土地區(qū)，因此，在不同地區(qū)，根據(jù)工程特點(diǎn)選擇合適的軟基處理方法。必須以實(shí)用、經(jīng)濟(jì)的方法對軟土進(jìn)行處理，才能夠滿足要求，選擇合適的處理方法至關(guān)重要，

1.2軟土路基處理原則

1.處理方法適應(yīng)工期要求的原則

常規(guī)方法如堆載預(yù)壓、清淤換填、真空預(yù)壓等方法受時(shí)間與氣候條件限制較大，在考慮軟基處理方法時(shí)，必須結(jié)合擬建項(xiàng)目的工期綜合考慮，選擇適應(yīng)工期要求的處理方法。

2.經(jīng)濟(jì)適用原則

工程技術(shù)措施不但要體現(xiàn)技術(shù)先進(jìn)性，同時(shí)也需要考慮技術(shù)措施的經(jīng)濟(jì)性，軟土地基的不同處理方法造價(jià)也不盡相同，有些地區(qū)軟土深度較深，有些地區(qū)軟土深度較淺，技術(shù)方案選擇時(shí)需要結(jié)合工程實(shí)際情況進(jìn)行考慮，避免閉門空想。要結(jié)合實(shí)際地質(zhì)勘探情況進(jìn)行計(jì)算分析決策。應(yīng)當(dāng)選擇技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)適用的技術(shù)措施。

3.方便實(shí)施的原則

在設(shè)計(jì)單位選擇軟土地基處理方案，需要結(jié)合項(xiàng)目周邊環(huán)境進(jìn)行考慮，比如碎石材料緊缺地區(qū)，避免采用碎石樁進(jìn)行軟基處理。或者在石料比較豐富的地區(qū)，如條件合適，可以考慮拋石擠淤的方案進(jìn)行處理。如軟土路基處理方案不能結(jié)合項(xiàng)目條件，后期實(shí)施過程會(huì)出現(xiàn)很多困難，從而降低處理方案的效果。

2 軟土路基處理

1.清淤換填

顧名思義，清淤換填就是清除路基范圍內(nèi)的淤泥，再換填透水性好，強(qiáng)度高的材料，一般采用砂或者石屑進(jìn)行換填。也可以采用石灰土等材料進(jìn)行換填。該方法的主要特點(diǎn)是施工速度相對較快，對工期影響較小，但是如果軟土分布較深，采用該方法則不經(jīng)濟(jì)，因?yàn)閾Q填深度過深，則容易塌方和積水，一般清淤換填處理軟土深度在3m以內(nèi)則相對經(jīng)濟(jì)。

2.塑料排水板+堆載預(yù)壓

將帶狀塑料排水板用插板機(jī)將其插入軟弱土層中，組成垂直和水平排水體系，然后在地基表面堆載，土中孔隙水沿塑料板的溝槽上升逸出地面，從而可加速軟土的沉降，使地基得到壓密。其特點(diǎn)是：板單孔過水面積大，排水暢通；質(zhì)量輕，強(qiáng)度高，耐入性好；其排水溝橫截面不易因受土壓力作用而壓縮變形；用機(jī)械埋設(shè)，效率高，運(yùn)輸省，管理簡單；特別用于大面積超軟弱地基土上進(jìn)行機(jī)械化施工，可縮短地基加固周期，加固效果與袋裝砂井相同，承載力可提高70%～100%，經(jīng)100d，固結(jié)度可達(dá)到80%；加固費(fèi)用比袋裝砂井節(jié)省10%左右。但相對工期要求較緊的項(xiàng)目，塑料排水板堆載預(yù)壓時(shí)間過長，不利于控制工期。

3.袋裝砂井

袋裝砂井是用透水型土工織物長袋裝砂礫石，設(shè)置在軟土地基中形成排水砂柱，以加速軟土排水固結(jié)的地基處理方法，其原理與塑料排水板類似，通過上部堆載，擠壓土體，土中空隙水通過砂井排出路基，同時(shí)達(dá)到固結(jié)土體的目的。工期也同樣要求較長，相對需要嚴(yán)格控制工期的項(xiàng)目，則不建議采用。

4.水泥攪拌樁

水泥攪拌樁是利用水泥作為固化劑的主劑，是軟基處理的一種有效形式，利用攪拌樁機(jī)將水泥噴入土體并充分?jǐn)嚢?，使水泥與土發(fā)生一系列物理化學(xué)反應(yīng)，使軟土硬結(jié)而提高基礎(chǔ)強(qiáng)度。軟土基礎(chǔ)經(jīng)處理后，加固效果顯著，可很快投入使用。適用于處理淤泥、淤泥質(zhì)土、泥炭土和粉土土。水泥攪拌樁按材料噴射狀態(tài)可分為濕法和干法兩種。濕法以水泥漿為主，攪拌均勻，易于復(fù)攪，水泥土硬化時(shí)間較長；干法以水泥干粉為主，水泥土硬化時(shí)間較短，能提高樁間的強(qiáng)度，但攪拌均勻性欠佳，很難全程復(fù)攪。

5.高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力砼管樁

管樁復(fù)合地基在豎向荷載的作用下，加載初期褥墊層發(fā)生一定的彈性變形，為管樁提供一向上刺入量，將荷載分別傳給管樁和樁間土。由于樁間土較管樁變形模量小，首先產(chǎn)生一定的壓縮對樁間土產(chǎn)生壓應(yīng)力，而壓應(yīng)力通過樁體四周的土體對樁產(chǎn)生側(cè)摩擦力。按照力的相互作用原理可知，該側(cè)摩擦力對樁體四周的土體產(chǎn)生了一個(gè)向上的反作用力，使得樁間土的承載力得到提高，隨著荷載的逐步增加，墊層材料不斷調(diào)整，將所傳來的大部分荷載傳至管樁上，將小部分荷載傳給樁間土，使管樁與樁間土永遠(yuǎn)共同參與工作在加載過程中，樁土應(yīng)力比其實(shí)并不是一個(gè)常數(shù)，而是隨著荷載的增加，樁土應(yīng)力比也逐漸增大 這是因?yàn)楣軜兜淖冃文Ａ看?，沉降小，樁間土變形模量小，變形較大，而這中間正是褥墊層的存在，使荷載逐步向樁體集中。此外，由于管樁的擠密效應(yīng)以及管樁在軟土中架構(gòu)起骨骼的作用，使土體側(cè)向位移得到一定控制，這些都將提高土體的承載力。

6.強(qiáng)夯法

強(qiáng)夯法指的是為提高軟弱地基的承載力，用重錘自一定高度下落夯擊土層使地基迅速固結(jié)的方法。利用起吊設(shè)備，將10～40噸的重錘提升至10～40米高處使其自由下落，依靠強(qiáng)大的夯擊能和沖擊波作用夯實(shí)土層。強(qiáng)夯法主要用于砂性土、非飽和粘性土與雜填土地基。對非飽和的粘性土地基，一般采用連續(xù)夯擊或分遍間歇夯擊的方法；并根據(jù)工程需要通過現(xiàn)場試驗(yàn)以確定夯實(shí)次數(shù)和有效夯實(shí)深度。現(xiàn)有經(jīng)驗(yàn)表明：在100～200噸米夯實(shí)能量下，一般可獲得3～6米的有效夯實(shí)深度。

7.拋石擠淤

拋石擠淤是軟弱地基處理的一種方法，在路基底從中部向兩側(cè)拋投一定數(shù)量的碎石，將淤泥擠出路基范圍，以提高路基強(qiáng)度。所用碎石宜采用不易風(fēng)化的大石塊兒，尺寸一般不小于0.3m。

拋石擠淤法施工簡單、迅速、方便。適用于常年積水的洼地，排水困難，泥炭呈流動(dòng)狀態(tài)，厚度較薄，表層無硬殼，片石能沉達(dá)底部的泥沼或厚度為3-4m的軟土；在特別軟的地面上施工由于機(jī)械無法進(jìn)入，或是表面存在大量積水無法排出時(shí)；適用于石料豐富，運(yùn)距較短的情況。

3 軟基路基處理工程實(shí)例

3.1新臺高速南延線工程簡介

廣東新臺高速公路南延伸線工程T合同段位于臺山市斗山鎮(zhèn)，起點(diǎn)樁號K60+110，終點(diǎn)樁號K65+827.504，路線全長5.717公里，主要施工內(nèi)容為軟土路基約3.45公里，大橋410米/2座，中橋504.8米/8座，涵洞23道，斗山、中和（樞紐）互通式立交2處，瀝青混凝土路面工程等。全線采用設(shè)計(jì)時(shí)速100公里/小時(shí)的雙向四車道高速公路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，路基寬度24.5米。橋梁與路基同寬。

3.2新臺高速南延線軟基處理方法

本項(xiàng)目軟土主要分布在農(nóng)田、魚塘等路段，軟土分布較集中且埋深淺、厚度小。為了不遺漏可能存在的軟土盲區(qū)，進(jìn)場平整場地后在詳勘的基礎(chǔ)上進(jìn)行補(bǔ)充勘察，以探明軟土層的空間分布情況。根據(jù)地質(zhì)勘探資料顯示，軟土路基路線內(nèi)的不良地質(zhì)主要為砂土液化，特殊性巖土主要有軟土。由于本工程路基段處于軟土和局部處于可砂土液化之上，從路基穩(wěn)定考慮，軟土對本項(xiàng)目的影響是從建設(shè)一開始就存在的，而可液化砂土是一種潛在的可能，是在震動(dòng)條件下產(chǎn)生的，是偶然的，軟土是影響路基安全穩(wěn)定的主要因素，因此，在選擇設(shè)計(jì)方案時(shí)，優(yōu)先考慮對軟土的處理，處理方案及措施以處理軟土為主，兼顧砂土液化。

1.軟基換填

換填深度及換填材料按設(shè)計(jì)要求施工，換填采用機(jī)械振動(dòng)碾壓，并盡可能利用石屑、碎石土、碎石、中粗砂等水穩(wěn)性好的材料作為換填材料。換填徹底，不得留有軟土或軟弱土層，當(dāng)縱向上與其它處理區(qū)銜接時(shí)，應(yīng)設(shè)置過渡區(qū)，過渡區(qū)先進(jìn)行打樁處理，然后進(jìn)行換填處理。換填區(qū)的地下水位較高時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)排水措施。挖除的軟土和泥炭土將用于綠化用土和復(fù)耕，閑置時(shí)棄于指定的臨時(shí)棄土場，并做好防護(hù)。

對于魚塘區(qū)施工，應(yīng)先在用地范圍內(nèi)修好臨時(shí)圍堰，并將圍堰內(nèi)的水抽干，清除表層淤泥并曬干后填土。臨時(shí)圍堰采用粘性土修筑。

2.塑料排水板

塑料排水板采用插板機(jī)打設(shè)，采用振動(dòng)法施工。放樣時(shí)按路線橫向S、縱向0.866S布置塑料排水板（S為砂井間距），并注意按等三角形布置。如圖4-4。

（1）施工步驟：整平原地面→攤鋪下層砂墊層→機(jī)具就位→塑料排水板穿靴→插人套管→打入至設(shè)計(jì)標(biāo)高→拔出套管→割斷塑料排水板（檢查、記錄驗(yàn)收合格后）→機(jī)具移位→攤鋪上層砂墊層。

（2）塑料排水板不可搭接。

3.高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力管樁

（1）管樁施工采用錘擊法和靜壓法施工；

（2）施工順序原則：從中間向外側(cè)施打；在橋臺處時(shí)，由靠近橋臺的一側(cè)開始由近及遠(yuǎn)的施打；間隔跳打。

（3）靜壓樁控制標(biāo)準(zhǔn)：采用終壓值和樁長進(jìn)行雙控，以標(biāo)高控制為主，送樁壓力為輔。

（4）錘擊樁控制標(biāo)準(zhǔn)：采用終壓值和樁長進(jìn)行雙控，以進(jìn)入樁端持力層2m，最后貫入度小于20mm/10擊為控制標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)貫入度未能達(dá)到設(shè)計(jì)要求，而樁底標(biāo)高已達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高，繼續(xù)送樁，直至貫入度滿足設(shè)計(jì)要求。

4 結(jié)語

本文通過對軟土路基處理方法的綜合論述，對比了不同軟土路基處理方法的特點(diǎn)，并說明不同處理方法的局限性。工程技術(shù)發(fā)展日新月異，新材料與新技術(shù)將不斷涌現(xiàn)，工程技術(shù)是處于不斷進(jìn)步和發(fā)展中的。

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