軟土地區(qū)公路地基處理方案研究

周保儒

（江蘇省交通科學(xué)研究院股份有限公司，江蘇 南京 210017）

1 主要地質(zhì)狀況及評價

通過對幾個項目地質(zhì)勘探資料分析,可以將興化地區(qū)歸納為四種地基模型,工程地質(zhì)條件可劃分為兩種。

1.1 工程地質(zhì)條件一般,共有兩種地基模型

模型①：表層亞粘土厚2～3m，下為粉砂及亞粘土互層；模型②：表層為粉砂，其下為亞粘土與粉砂土互層。

1.2 工程地質(zhì)條件較差，共有兩種地基模型

模型③：表面無硬殼層，下為淤泥質(zhì)土厚3～5m，其下亞粘土與粉砂互層，局部夾薄層淤泥質(zhì)土；模型④：表面為2～3.5m厚的亞粘土硬殼層，下為厚2～6m的淤泥質(zhì)土，其下亞粘土與粉砂互層，局部夾薄層淤泥質(zhì)土。模型③、④顯示的地質(zhì)條件較差，在路基設(shè)計時應(yīng)予以重視。

2 軟土地基處理目的和設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)

軟土地基處理目的主要是保證路堤在施工及使用期間不會發(fā)生局部和整體剪切破壞，滿足強度及穩(wěn)定性要求，并且在使用期間內(nèi)不發(fā)生較大的沉降和不均勻沉降，保證路面結(jié)構(gòu)完整和車輛行駛平穩(wěn)、安全、舒適。

工后沉降標(biāo)準(zhǔn)：采取一般路段路面竣工后15年之內(nèi)路基底中心處的剩余沉降量不大于30cm；對大橋、中橋、小橋橋頭5～7倍橋臺高度范圍內(nèi)的引道路基，在路面竣工后15年內(nèi)路基底面中心處剩余沉降量不大于10cm，而控制上路面的時間設(shè)計中采用沉降速率法，即在路堤修筑以后觀測沉降變化過程，當(dāng)沉降速率小于某一數(shù)值，沉降加速度小于零，并根據(jù)沉降曲線推斷今后可能發(fā)生的沉降量小于工后沉降標(biāo)準(zhǔn)后，再施工路面?？紤]到路面荷載對沉降影響較大，同時建議對軟土地段采用等載預(yù)壓措施。

3 設(shè)計原則及方案選用分析

3.1 設(shè)計原則

軟基設(shè)計是依照國內(nèi)外成功經(jīng)驗，分別采用等載(超載)預(yù)壓、粉噴樁、土工織物和砂墊層、塑料排水板、換土填筑或采用輕質(zhì)材料填筑等方法進行軟基處理。對于軟土指標(biāo)差、須作穩(wěn)定處理的路段，并考慮工后沉降和施工期要求，采用粉噴樁進行軟基加固；對于軟土指標(biāo)差、但其穩(wěn)定已基本滿足要求，其工后沉降也基本滿足要求的路段采用土工織物或砂墊層進行等載(超載)預(yù)壓處理；對于工期容許、其沉降能控制的路段，可采用塑料排水板法處理。為使處于軟基路段的構(gòu)造物與本設(shè)計相適應(yīng)，對其基底處理和沉降縫亦作了相應(yīng)的考慮。

3.2 方案選用分析

綜合考慮路面平整度及行車舒適性，控制縱向的差異沉降，根據(jù)寧靖鹽高速公路的施工以及近期項目的設(shè)計，可以將處理方案具體分為：

a.預(yù)壓，包括等載預(yù)壓和超載預(yù)壓；b.塑料排水板＋50cm砂墊層＋土工布＋等超載預(yù)壓；c.對于填土高度不大且軟土厚度較小的路段，采用砂墊層結(jié)合土工布＋等超載預(yù)壓處理；d.高填土橋頭路段采用粉噴樁處理，過渡段按50m控制，采用塑料排水板法過渡；涵洞、通道采用粉噴樁處理；e.輕質(zhì)路堤的填筑，可以采用粉煤灰或大塊硬質(zhì)泡沫塑料，輕質(zhì)路基的作用是減輕路堤自重，減少或加速軟土沉降，提高土體抗剪強度，同時節(jié)約資金，減少土地占用。

4 處理方案作用機理

4.1 粉噴樁

粉噴樁利用專門設(shè)備，借助壓縮空氣，將粉體加固材料(如水泥)噴射，并在加固的深層軟土地基中強制原位攪拌壓縮，并吸收周圍水份，利用水泥和軟土之間所產(chǎn)生的一系列物理化學(xué)反應(yīng)，使軟土硬結(jié)成具有整體性、水穩(wěn)定性和一定強度的優(yōu)質(zhì)復(fù)合地基。經(jīng)過處理后的土體可比天然地基容許承載力提高1.0～1.5倍，并且土體壓縮性明顯減少，抗側(cè)向變形能力有所提高，形成強度快，施工方便。

4.2 砂墊層及土工布

(1)土工布的隔離使路基材料不被擠入軟弱土基之中，該體系構(gòu)成柔性整體筏形基礎(chǔ)，從而提高土基的自身整體強度，同時土基的容許承載力也提高了。(2)土工布的加筋使該體系較素土強度顯著提高，反映在粘聚力C和摩擦角δ的提高。(3)土工布對地基和集料的約束作用增加了承載能力。(4)土工布的分隔作用既防止了路基土擠入砂墊層，防止砂進入土基，使土基的板體作用得以充分發(fā)揮。(5)由于其摩擦力作用、邊界作用及薄膜作用等，土工布系統(tǒng)改變了作用在地基上的應(yīng)力，對防止該軟弱段的沉陷和水平位移起了顯著作用。

4.3 塑料排水板

塑料排水板是人為地在軟土層內(nèi)造成滲水通道，在路堤填土自重荷載預(yù)壓下加快排水固結(jié)，而塑料排水板雖具有短時間內(nèi)加快地基排水固結(jié)，提高軟基強度和承載力的優(yōu)點。

4.4 其它

4.4.1 預(yù)壓：堆載預(yù)壓是最經(jīng)濟的處理方法，它的加固效果實在，消除工后沉降作用明顯，當(dāng)工后沉降仍不能滿足要求時還可采用等載或超載預(yù)壓的辦法。因此，只要有一定的預(yù)壓期，可不用或少用其它排水固結(jié)措施，從而節(jié)省大量的工程處治費用，其不足之處在于其處理的軟土地基沉降量不宜太大，而且需要有足夠預(yù)壓期才能保證。

4.4.2 輕質(zhì)路堤：用輕質(zhì)材料填筑可減輕對地基承載力的要求。目前國內(nèi)已有應(yīng)用粉煤灰填筑路堤的成功經(jīng)驗，可使路堤自重減輕25%左右，有良好的壓實性能，粉煤灰路堤邊坡表層1～2m用粘土包覆，以穩(wěn)定邊坡和利于長草，路床頂面用粗粒上封閉厚0.3～0.5m。

5 工程實踐

5.1 在寧靖鹽高速公路二期工程興化段內(nèi)采用了等超載預(yù)壓、塑料排水板、粉噴樁、砂墊層、土工布以及碎石擠密樁。具體的數(shù)量為：等超載預(yù)壓30.432km，土方593056m3；塑料排水板 28.186km，61439 根 ，4304756m； 粉 噴 樁18.384km，547066 根 ，3272650m； 砂 墊 層651962m3；土工布 1443235m2；擠密碎石樁0.717km，53196m3。

5.2 S333興化段（高興東公路）采用了等超載預(yù)壓、粉噴樁、輕質(zhì)路堤換填等處理方法。

5.3 戴南互通至張郭連接線采用了超載預(yù)壓、粉噴樁等方法處理橋頭。

5.4 興化市興林公路采用了粉噴樁處理橋頭過渡段，處理長度為200m，2382根，21438m。

5.5 興化市昌合公路新長鐵路貨站接線采用了堆載預(yù)壓的方法，處理長度800m，土方16504m3。

5.6 小橋涵處通常采用換填土或小方樁處理，特出表現(xiàn)在S233、S332以及興化境內(nèi)的其它項目施工圖設(shè)計中。

實踐證明，采用以上的軟基處理方法可以在一定的范圍內(nèi)減少路基沉降，保證路基穩(wěn)定性。

寧靖鹽高速公路二期工程建成通車5年，S333興化段（高興東公路）建成通車4年，工后沉降基本與路堤高度成比例，路堤接近4m而工后沉降小于10cm。

戴南互通至張郭連接線橋頭路堤高度大于4m，建成4年后路基與橋臺錯臺小于2cm。

其它項目采用軟基處理之后工后沉降較小，達到了處理目的。

在地基條件較好時，選用粉噴樁打穿軟土層的處理方法，而軟土層厚度大時，可采用較經(jīng)濟的預(yù)壓處理方法。

6 結(jié)論

6.1 采用以上方案在理論上保證路堤的沉降在設(shè)計許可范圍內(nèi)，但由于種種客觀原因，理論與實際可能存在差異，通過長期沉降觀測，來推算工后沉降量，驗證了理論設(shè)計計算沉降的準(zhǔn)確性。

6.2 粉噴樁處理地基，粉噴樁施工結(jié)束后14d即可填筑路堤，填土速度可不受正常施工時間限制，但應(yīng)注意加強沉降觀測。粉噴樁處理的橋頭，灌注樁可提前施工，然后填土預(yù)壓。預(yù)壓后，即可開挖以進行橋臺施工。

6.3 預(yù)壓路段，路堤施工至路床頂后即按80%的壓實度進行等代換算預(yù)壓土，到達預(yù)壓標(biāo)高后做成雙向坡排水。

6.4 實際施工證明各種處治方法是合理可行的，達到了設(shè)計初期預(yù)計的效果。

[1]《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（JTG B01－2003）

[2]孔憲立.工程地質(zhì)學(xué).中國建筑工業(yè)出版社

[3](JTJ017-96)公路軟土地基路堤設(shè)計與施工技術(shù)規(guī)范.人民交通出版社

[4]南京水力科學(xué)研究院土工研究所編著.土工試驗技術(shù)手冊.人民交通出版社