探討高速公路軟基的設(shè)計(jì)及處理方案

林瓊

（汕頭市公路勘察設(shè)計(jì)院，廣東 汕頭 515041）

1 工程慨況及軟土地質(zhì)特征

惠莞高速公路惠州惠東至東莞常平高速公路惠州段起點(diǎn)為廣東省惠東縣城北側(cè)，與國道324 線相接，終點(diǎn)為惠東縣瀝林鎮(zhèn)老虎坑，長49.1公里，按行車速度120公里/小時進(jìn)行設(shè)計(jì)，路基寬度34.5米，為雙向6 車道，工程已于2006年底動工建設(shè)。本項(xiàng)目地貌單元主要為剝蝕丘陵，在丘陵間分布沖積平原或洼地。根據(jù)工程地質(zhì)勘察報(bào)告，在沖積平原或洼地等多個路段有軟基零星分布。軟土分布形態(tài)常呈現(xiàn)透鏡體狀、雞窩狀，軟土厚度一般較小，為0.5～3m，且多分布于淺表，軟土含水量高，一般為32.4～85.5%；壓縮性大，壓縮系數(shù)α0.1～0.2＝0.42～2.04MPa-1；孔隙比大，一般為1.03～2.38；固結(jié)系數(shù)CV 一般為10-3cm2/s 量級；滲透系數(shù)K20 一般為～10-7cm/s 量級；強(qiáng)度低，天然狀態(tài)下十字板抗剪強(qiáng)度Cu 為14～20KPa、靜力觸探錐尖阻力qc 一般為0.3～0.6MPa、標(biāo)貫擊數(shù)為3～5 擊、天然地基承載力σ0 低，一般為40～80KPa 等。

2 軟土地基處理設(shè)計(jì)原則

根據(jù)《公路軟土地基路堤設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范》（JTJ017-96），一般路段工后沉降≤30cm，橋梁及橋式通道臺后5～7H（H 為臺后填土高度，以m 計(jì)）范圍內(nèi)的工后沉降≤10cm，其它涵洞、通道等構(gòu)造物處路堤的工后沉降≤20cm。為了提高行車的舒服性，有條件的路段，盡可能減少工后沉降。地基的最終沉降量計(jì)算采用分層總和法，壓縮試驗(yàn)資料用e－p 曲線，并采用沉降系數(shù)校正總沉降，沉降系數(shù)Ms 為1.3～1.7。壓縮層計(jì)算深度為預(yù)估的地基附加應(yīng)力與地基土自重應(yīng)力比為0.15的深度。穩(wěn)定驗(yàn)算采用總應(yīng)力法，安全系數(shù)以K＞1.2 控制，強(qiáng)度指標(biāo)采用原位測試指標(biāo)。根據(jù)沿線軟土分布特點(diǎn)、填土高度、總沉降及工后沉降的大小、軟基處理施工的特點(diǎn)及工程其它要求，確定軟基處理原則如下：

（1）厚度及埋深≤3～5m的路段，采用清淤換填碎石土處治；

（2）對軟土厚度＞3～5m 路段，則采用袋砂井堆載預(yù)壓處理。袋裝砂井處治深度為穿透軟土層并進(jìn)入硬土層0.2m。袋裝砂井間距為1.1～1.3m，按等邊三角形布置，砂井直徑7m。部分路段軟土埋較深、存在上覆砂土層或硬塑亞粘土層，采用不打設(shè)袋裝砂井，只進(jìn)行超載預(yù)壓處理方案。

局部地面橫坡較陡或軟基底板坡度較大，路基或地基穩(wěn)定性不足的路段，采取水泥攪拌樁處理。水泥攪拌樁的樁徑為0.5m，樁位在平面上呈等邊三角形布置，樁距采用1.0～1.5m。設(shè)計(jì)的樁長為穿透軟土層，如軟土層下臥層為強(qiáng)度較低的亞粘土，處理深度應(yīng)適當(dāng)加長，施工過程中先試樁，確保樁尖能達(dá)到較好的持力層。設(shè)計(jì)摻灰量為50kg/m，樁身的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度為R28 不小于1.0 MPa。

（3）對軟土厚度小，填土高度低，工后沉降滿足規(guī)范要求，又無軟弱傾斜面的路段，不對深部軟基處理。

3 軟基處理方案

根據(jù)軟基處理原則，經(jīng)過對本合同段存在的軟基逐段進(jìn)行認(rèn)真分析研究、計(jì)算、確定采取以下處理方案，主要有清淤換填、水泥攪拌樁等：

（1）K37+830～K37+920 段：

地貌單元：屬低丘間沖積洼地；

典型地質(zhì)條件：0.5m 耕土+1.5m 淤泥+1.5m亞粘土（可～硬塑）+砂墊層。

工程特點(diǎn)：此路段為水塘路段，路基填土高度7.3～9.8m；

處理方案：由于軟土填深淺，厚度小，路基填土較高，采用挖淤泥換填碎石方案。

處理方案原理：挖淤泥換填強(qiáng)度較高、透水性好的填料是軟基處理中最常用的方法之一，置換后的土基強(qiáng)度較高，可作為路基的持力層，基底的附加應(yīng)力通過換填的材料向下擴(kuò)散，減少作用于底下軟弱土基的附加應(yīng)力，從而減小沉降量，加速軟土層的排水固結(jié)。完全地把軟土層挖除換填是軟基處理中最徹底的方法。在本路段中，根據(jù)前面確定的軟基處理原則，將路基表面0.5m 耕土+1.5m 淤泥挖除后回填碎石。

（2）K37+920～K38+020 段：

地貌單元：屬低丘間沖積洼地；

典型地質(zhì)條件：1.8m 淤泥+1.9m 亞粘土(軟～可塑)+2.4m 淤泥+1.1m 亞粘土(硬塑)+砂土層。

工程特點(diǎn)：一般路基路段，路基填土高度為7.3～8.2m。

處理方案：由于軟土埋深大、路基填土較高，分布段落零星，采用水泥攪拌樁處理方案，水泥攪拌樁樁徑0.5m，樁距1.0m，樁長7.0m。同時增加了堆載預(yù)壓方案，將路基荷載提前加載。設(shè)計(jì)水泥攪拌樁單樁承載力不小于300KPa，復(fù)合地基承載力不小于200KPa。

處理方案原理：水泥攪拌樁是一種應(yīng)用較廣泛的地基加固方法，通過水泥漿或水泥等粉體與軟土的強(qiáng)制拌合，硬化后形成有足夠強(qiáng)度的水泥土樁，與樁周土基起復(fù)合地基的作用。

4 軟基施工監(jiān)測

由于軟土性質(zhì)復(fù)雜多變，根據(jù)廣東省成功的經(jīng)驗(yàn)，在軟基上筑填路基，必須采取嚴(yán)密而完善的監(jiān)測措施，對施工加載過程中路堤的沉降和穩(wěn)定性變化規(guī)律進(jìn)行全過程監(jiān)控。

觀測斷面的設(shè)置：施工監(jiān)控?cái)嗝娣譃槠胀ㄓ^測斷面和重點(diǎn)監(jiān)控?cái)嗝妗?/p>

普通監(jiān)控?cái)嗝妫好扛?00～200米設(shè)置一個，主線每個普通監(jiān)控?cái)嗝嬖O(shè)置表面沉降板3 塊，分別埋設(shè)于路堤中心及兩側(cè)路肩外，沉降板在鋪筑砂墊層前埋設(shè)。

重點(diǎn)監(jiān)控?cái)嗝妫涸O(shè)置于填土高、軟土性質(zhì)差、并具有代表性的軟基路段。每個重點(diǎn)監(jiān)控?cái)嗝嬖O(shè)置表面沉降板3 塊，分別埋設(shè)于路堤中心及兩側(cè)路肩外；測斜管2 孔，分別埋設(shè)于路堤兩側(cè)坡腳處?？紫端畨毫x4個，埋設(shè)于路堤中心。本合同段軟土路段短，只設(shè)普通監(jiān)控?cái)嗝?。觀測頻率：施工期間沉降觀測頻率表

?

觀測穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)：

監(jiān)控標(biāo)準(zhǔn)采用沉降、側(cè)向位移兩項(xiàng)指標(biāo)綜合控制。根據(jù)廣東省的經(jīng)驗(yàn)為：沉降速率不大于10mm/d，、側(cè)向位移不大于5mm/d。每一級加載完成后繼續(xù)進(jìn)行觀測，直至達(dá)到以下穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)后方可進(jìn)行下一級加載，沉降速率小于6mm/d。

卸載標(biāo)準(zhǔn)及路面鋪筑時間的確定：

路面鋪筑必須待沉降穩(wěn)定后進(jìn)行，采用雙標(biāo)準(zhǔn)控制：即要求推算的工后沉降量小于設(shè)計(jì)容許值，同時連續(xù)兩個月觀測的沉降量每月不超過5mm，即在經(jīng)過一段時間預(yù)壓后，若連續(xù)兩個月的觀測沉降速率小于5mm/月時，路基沉降基本穩(wěn)定，此時方可卸載并開始路面鋪筑。本合同段軟土路基在采用清淤換填、水泥攪拌樁方案處理后，路基沉降和穩(wěn)定基本上符合設(shè)計(jì)要求，效果良好。

5 軟基路段施工注意事項(xiàng)

5.1 由于軟土地基復(fù)雜和多變性、在軟基處理及路基荷載加載過程中應(yīng)根據(jù)軟基監(jiān)控成果進(jìn)行動態(tài)設(shè)計(jì)。

5.2 由于本合同段軟土零星分布、軟土埋深、厚度在橫、縱向變化都較大，在軟基處理施工前應(yīng)復(fù)核地質(zhì)條件，加密靜力觸探測試，按要求每40米沿線路方向每個斷面至少布置1個靜力觸探孔，進(jìn)一步查明軟土路基地質(zhì)特征。上報(bào)業(yè)主及設(shè)計(jì)部門，并根據(jù)地質(zhì)特征可適當(dāng)調(diào)整處理方案。

5.3 在軟基處理施工前應(yīng)先試樁，驗(yàn)證水泥攪拌樁的適宜性，確定軟基處理打設(shè)深度。

6 結(jié)束語

軟土地基處理施工技術(shù)難度較大，質(zhì)量要求高，軟基處治的方法很多，各種方法都有它的適應(yīng)范圍。具體工程的地質(zhì)條件千變?nèi)f化，對地基處理的要求不盡一致，而且施工部位采用的機(jī)具、當(dāng)?shù)氐牟牧隙紩煌?，因此必須具體分析，從地基條件、處理要求、處理范圍、工程進(jìn)度、材料機(jī)具等方面進(jìn)行綜合考慮，以確定合適的處理方法。

[1]公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范 JTG D30-2004 中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

[2]公路軟土地基路基設(shè)計(jì)及施工技術(shù)規(guī)范JTJ017-1996.人民交通出版社.