武邵高速公路軟土地基處理

摘要：對武邵某段高速公路軟土地基處理進(jìn)行全面地介紹和總結(jié)，為今后山區(qū)高速公路軟土地基處理提供有益的借鑒。

關(guān)鍵詞：山區(qū)軟土；換填；墊層；地基處理

中圖分類號：U412.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1000-8136(2009)29-0048-02

山西省高速公路勘察設(shè)計已從沿海平原微丘地區(qū)逐步轉(zhuǎn)移到山嶺重丘地區(qū)，山嶺地區(qū)和平原地區(qū)高速公路的軟土設(shè)計具有許多完全不同的特點。山嶺地區(qū)軟土分布不均、發(fā)育具有一定的坡度，并且填土高度一般較高，地面橫坡大，從而易發(fā)生路基開裂、滑移等特點。如何保證高速公路在穿越山區(qū)谷地軟土?xí)r路基不發(fā)生滑動且有效控制沉降、開裂等現(xiàn)象，是高速公路在軟土地基處理中的一個重點問題。一般情況下，采取換填法可以較易滿足穩(wěn)定及沉降控制的設(shè)計要求，施工方法簡單，但是如果軟弱土層較厚、范圍較大，工程量就很大，工程費用也會較高，而且棄置的大量淤泥、非適用材料占用大量的土地，污染環(huán)境；采用固結(jié)排水法(如砂樁)加固山區(qū)谷地的軟土地基工程造價相對較低，但是所需的工期較長，同時如果軟土地基在路基的左右幅分布不均。在預(yù)壓過程中，由于沉降差異過大往往導(dǎo)致路基產(chǎn)生開裂、滑塌等現(xiàn)象。本文主要通過武邵高速公路對山區(qū)軟土地基的各種加固方法進(jìn)行闡述，為山西省山區(qū)高速公路建設(shè)中的軟基工程設(shè)計提供有益的借鑒。

1 工程實例概況

高速公路地處亞熱帶季風(fēng)氣候，溫和潮濕、雨量充沛，春季陰寒細(xì)雨連綿，夏季炎熱多大雨，秋季晴朗多雷陣雨，冬季寒冷有霜凍，山區(qū)多見積雪。沿線溝谷處大多為水稻田，局部山坳處偶見常年積水沼澤地及池塘、漁塘，表層分布有薄層流塑狀的淤泥、淤泥質(zhì)黏土和軟塑狀亞黏土，其厚度一般<1.0m～5.0m。其物源區(qū)化學(xué)風(fēng)化作用較強(qiáng)，促使搬運的顆粒偏細(xì)，有大量的軟土地基存在。武邵高速公路某段落路線長7km，就有3.36km的軟土路段，占路線總長的48％。該地區(qū)的軟土具有含水量高(一般65％以上)、抗剪強(qiáng)度低(直接快剪強(qiáng)度8kPa～12kPa)、壓縮性高(孔隙比一般超過1.5，最大達(dá)2.4左右)、土體接近飽和、承載力低。

2 各種處理方法介紹

根據(jù)填土高度、軟土性質(zhì)、軟土深度、軟土所處的地形等，本次設(shè)計采用了換填透水性材料、砂墊層、砂溝、砂樁、反壓護(hù)道、土工格柵等處理方法。

2.1 換填透水性材料

換填法是把基底下一定深度范圍內(nèi)的軟弱土基全部或部分挖除，用砂、碎石等強(qiáng)度高、水穩(wěn)定性能好的粒狀材料回填。全部挖除換填從根本上改善了地基，不留后患，效果最佳，是最為徹底的措施。該工程的橋頭路段、半填挖路段、山邊坡腳處，為了保證路基的穩(wěn)定，防止路基開裂，防止橋頭跳車，均采用全部換填。(見圖1與圖2)。

2.2 砂墊層

墊層即特指地面上設(shè)置的專門用于孔隙水排出的透水性墊層。這種砂墊層對于基底應(yīng)力的分布和沉降量的大小無顯著的影響，但可加速沉降的發(fā)展，縮短固結(jié)的過程。經(jīng)計算確定填土高度7m的一般填方路基，分級加載后穩(wěn)定可滿足工程要求，由于軟土厚度均較淺(一般<4.0m)沉降均可滿足要求，對此種路段的軟土該工程采用鋪設(shè)0.5m的砂墊層。

2.3 砂溝

砂溝系采用填砂墊層結(jié)合砂溝處理軟土地基。砂溝采用200cm×100cm矩形斷面，每間隔5m設(shè)置一道?？v橫交錯的井字形砂溝可將軟土中的孔隙水迅速地通過砂墊層排出路基，還可置換軟基中的部分軟土，達(dá)到砂樁的排水置換作用。對于軟土深度不超過3m的路段，填土高度>7m，穩(wěn)定不滿足設(shè)計要求，處理面積較大，換填工程量大的路段，采用砂溝處理。在大面積的軟基路段可有效地減少換填開挖工程量，減少廢方。見圖3。

2.4 砂樁

是指用振動、沖擊或水沖等方式在軟弱地基中成孔后，再將砂擠壓入孔中，形成大直徑的由砂所構(gòu)成的密實體。砂樁除了提高地基承載力，減少地基的沉降量外，還可用來提高土體的抗剪強(qiáng)度，增大土坡的抗滑穩(wěn)定性。當(dāng)軟土深度超過3 m的路段，采用填砂墊層結(jié)合砂樁排水固結(jié)的方法處理，可有效地處理較厚軟土。其常跟砂墊層、土工格柵、反壓護(hù)道結(jié)合處理。見圖4。

2.5 反壓護(hù)道

在路堤兩側(cè)填筑一定寬度和高度的護(hù)道，使路堤下的軟土向兩側(cè)隆起的趨勢得到平衡。從而保證路堤的穩(wěn)定性。這種方法可有效地提高地基的穩(wěn)定性，施工簡便。但需增加用地和土石方及較長的施工期。

2.6 土工格柵

在砂墊層中加鋪一至兩層的土工格柵，可提高路堤的穩(wěn)定性，減小差異沉降。適用于沉降滿足設(shè)計要求。穩(wěn)定要求還稍差的路段。見圖5。

3 結(jié)束語

通過該工程案例分析可知，山區(qū)軟土地基的處理，應(yīng)充分地考慮軟基的分布情況、所處段落、填土高度，特別是山凹處的軟基分布、路線及坡腳的交叉方式。在處理過程中，要根據(jù)軟基的具體厚度、埋深、填土高度、軟土下臥持力層的傾斜等來決定軟基的處理方法、處理深度。一般的排水固結(jié)法雖然處理費用少，但需要較長的施工期。并且山區(qū)谷地的半填半挖是軟基的最危險的滑裂面，也非常容易導(dǎo)致路基失穩(wěn)。全部挖除換填從根本上改善了地基，不留后患，效果最佳，是最為徹底的措施。在大面積的軟基路段采用砂溝可有效地減少換填開挖工程量，減少廢方。綜上所述，山區(qū)高速公路路基設(shè)計受地形、地質(zhì)、水文等各種自然因素的影響，更顯其復(fù)雜性。因此，路基設(shè)計中要做到因地制宜、環(huán)保美觀、經(jīng)濟(jì)合理。