公路軟土路基加固施工探討

【摘 要】 路基發(fā)揮著支撐路面的功用，長(zhǎng)年累月的侵蝕，自然難免出現(xiàn)路基塌陷和路基不均勻沉降等狀況，嚴(yán)重影響路基的穩(wěn)定性。為減緩路基沉降速率、增強(qiáng)路基穩(wěn)定性，實(shí)施路基加固尤為關(guān)鍵。路基加固作為路基施工過(guò)程中的重要環(huán)節(jié)，既是基礎(chǔ)性工作，更是確保路基穩(wěn)定和路基強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求的關(guān)鍵技術(shù)措施。本文以公路軟土路基加固施工為主題，簡(jiǎn)要介紹現(xiàn)行加固施工方法的分類和選擇依據(jù)，重點(diǎn)闡述各種加固施工方法的具體實(shí)施。

【關(guān)鍵詞】 軟土路基；公路；加固施工；方法

1 引言

路基即為路的根基，發(fā)揮著支撐路面的功用。但特殊的構(gòu)造決定了路基必須暴露于大氣環(huán)境中，經(jīng)受日曬冰凍和風(fēng)吹雨淋。長(zhǎng)年累月的侵蝕，自然難免出現(xiàn)路基塌陷和路基不均勻沉降等狀況（尤其是處于濱湖、沿海和江河三角洲地帶的有機(jī)質(zhì)土、黏質(zhì)土和軟土路基），嚴(yán)重影響路基的穩(wěn)定性。為減緩路基沉降速率、增強(qiáng)路基穩(wěn)定性，實(shí)施路基加固尤為關(guān)鍵。路基加固作為路基施工過(guò)程中的重要環(huán)節(jié)，既是基礎(chǔ)性工作，更是確保路基穩(wěn)定和路基強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求的關(guān)鍵技術(shù)措施。本文以公路軟土地基為例，簡(jiǎn)略介紹現(xiàn)行主要加固施工方法的選擇依據(jù)，同時(shí)重點(diǎn)闡述各種加固施工方法的具體實(shí)施。

2 加固施工方法選擇

依特性差別，公路軟土路基的加固施工方法可分多類，在此省略敘述。但若依處理目的差異，可將公路軟土路基的加固施工方法大致分穩(wěn)定處理和沉降處理兩類。具體來(lái)說(shuō)，前者穩(wěn)定處理目的在于通過(guò)采取慢速/分期填筑的措施，或通過(guò)增大路基固有抗滑阻力的方式，間接提高路基強(qiáng)度。施工中，具體措施主要涵蓋換填土、反壓護(hù)道、擠實(shí)砂樁、水泥或石灰樁等。后者沉降處理的目的同前者類似，但處理過(guò)程存有差異。細(xì)分主要包括降低總沉降量和加速固結(jié)沉降兩個(gè)環(huán)節(jié)，其中前者多是通過(guò)采取換填土、擠壓砂樁和布設(shè)石灰樁的措施實(shí)現(xiàn)，而后者多是借助砂井和塑料排水板進(jìn)行豎向排水或加載預(yù)壓以及擠實(shí)砂樁等方式實(shí)現(xiàn)。上述為統(tǒng)領(lǐng)概括，就具體層面，在施工過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)工程預(yù)期效果合理選擇加固施工，并兼顧如下三方面主要因素：

（1） 路堤的寬度和高度，道路的性質(zhì)，地基是否是與構(gòu)造物過(guò)渡的地段等條件；

（2） 排水層、厚度等地基土層和土質(zhì)構(gòu)成條件；

（3） 現(xiàn)場(chǎng)施工所需材料供應(yīng)情況、施工機(jī)械作業(yè)環(huán)境、工期安排以及施工過(guò)程可能對(duì)周圍環(huán)境造成的影響程度等。為確保收獲良好效果，通常遵循統(tǒng)籌兼顧的原則，綜合利用多種方法，發(fā)揮各自優(yōu)勢(shì)。

3 加固施工具體實(shí)施

為深入理解軟土路基加固施工方法，以實(shí)現(xiàn)科學(xué)、熟練應(yīng)用，下面分別對(duì)砂墊層法、換填法、反壓護(hù)道法、豎向排水法、超載預(yù)壓法、擠密樁法和加固土樁法等方法進(jìn)行詳細(xì)闡述。

（1） 砂墊層法，故名思意，即于軟土路基表層鋪設(shè)特定厚度（通常不超過(guò)1.2m厚）且發(fā)揮多種功能的砂墊層（多為透水性強(qiáng)的沙礫，因其具有排水效果，又稱排水層），如排水、降低路堤水位和濕度、輔助軟土層固結(jié)等功能。除此之外，頂部砂土層還對(duì)改善路堤工程現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)施工條件起到一定效果。需特別指出的是，在軟土層較薄情況下，僅采用砂墊層法即可完成路基加固處理。

（2） 換填法，即為將部分軟土或全部軟土替換為好土的方法。按替換軟土位置或替換量差異，換填法又可細(xì)分為部分換填法和全部換填法。前者指僅替換路基表層軟土，多采用局部開(kāi)挖的方式；后者指替換路基區(qū)域內(nèi)全部軟土，多采用全部挖除的方式。總得來(lái)說(shuō)，不論是部分換填法還是全部換填法，目的均相同，即最大限度抑制路基沉降，提升路基穩(wěn)定性。此外，換填法還衍生出一強(qiáng)制換填法，其原理為借助于填土的重力效應(yīng)以自下而上或自下向兩側(cè)的方式擠出路基內(nèi)的軟土，或是借助于炸藥爆破產(chǎn)生的沖擊力從底部強(qiáng)行擠出路基內(nèi)軟土。然而，由于強(qiáng)制換填法會(huì)導(dǎo)致前方和兩側(cè)地基隆起，對(duì)周圍環(huán)境造成影響，尤其是爆破震動(dòng)，因此這種方法的適用空間較為局限。與砂墊層法相同，換填法的換填材料亦為排水性能好的沙礫、砂或其它粗粒料。

（3） 反壓護(hù)道法。反壓護(hù)道法的原理為于路基左右兩側(cè)對(duì)稱砌筑高度及寬度適宜的護(hù)道，充分利用護(hù)道內(nèi)的填土抵消路基滑動(dòng)力矩并同時(shí)增大重力穩(wěn)定力矩，以使路基高度超出許用極限高度或安全高度，確保路基滑動(dòng)破壞安全系數(shù)可靠。因該方法依賴于豐富填料和大量用地，因此在填料和用地匱乏的情況下不宜使用，其通常適用于路堤高度小于（1.67～2）倍安全高度的場(chǎng)合。

（4） 豎向排水法。軟土地基的軟土層較厚且滲透性差情況下，因需要較長(zhǎng)自然固結(jié)時(shí)間，故最適宜采用豎向排水法，其對(duì)加速地基固結(jié)速率收效顯著。根據(jù)豎向排水井的材質(zhì)差別，可將豎向排水法分為砂井排水法和塑料排水板排水法。前者的排水井材質(zhì)為砂石，后者排水井材質(zhì)為塑料、纖維或紙板經(jīng)預(yù)制而成的帶板。通常情況下，芯帶厚數(shù)毫米，相當(dāng)于直徑為5mm的砂井的排水效果，間距最小可設(shè)置為0.6m。該方法優(yōu)點(diǎn)在于，施工成本低且對(duì)地基擾動(dòng)程度輕，但缺點(diǎn)為不適用于夾雜砂層的基地施工和泥炭質(zhì)地基施工，尤不適用于均勻厚度黏土地基施工。砂井可按照正方形或三角形布排，其布置位置不同所起作用亦不一樣，路基頂寬范圍下的砂井主要起到固結(jié)沉降的作用，而路堤邊坡下的砂井主要用于改善穩(wěn)定性。砂井設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)首先選擇施工方式、處理范圍（寬度和深度）、砂井間距和砂井直徑等，之后進(jìn)行沉降和穩(wěn)定性分析。如若剩余沉降量與安全系數(shù)未在合理范圍內(nèi)，則應(yīng)重新調(diào)整處理范圍和砂井間距，再次進(jìn)行沉降和穩(wěn)定性分析。

（5） 超載預(yù)壓法。超載預(yù)壓法的技術(shù)原理為通過(guò)提高路基填筑高度（高于設(shè)計(jì)標(biāo)高一定程度），借助填筑材料重力效應(yīng)加速軟土基地沉降速度，進(jìn)而較為精確控制填筑后的剩余沉降量，使之介于許用數(shù)值區(qū)間內(nèi)。超載量須低于軟土層和路堤穩(wěn)定狀況控制的最大值，一旦超出該范圍，則無(wú)法實(shí)現(xiàn)良好穩(wěn)定性，難獲預(yù)期效果。

（6） 擠密樁法和加固土樁法。擠密樁法施工，是借助與沖擊效應(yīng)或振動(dòng)效應(yīng)，擠壓砂子或碎石等粒料至軟土層內(nèi)部，進(jìn)而形成復(fù)合地基。此沖擊振動(dòng)效應(yīng)非但可擠密周圍土體，亦可加速軟土固結(jié)、支撐路堤大部分重量。另外，當(dāng)?shù)鼗临|(zhì)為砂土?xí)r，還可防止地基液化。加固土樁法，則是將加固物料（如生石灰、水泥和粉煤灰等）灌注入預(yù)先開(kāi)設(shè)好的孔中，利用加固物料的吸水消解作用和化合作用，降低黏土中含水率，減緩路基沉降速度，以間接提高路基強(qiáng)度。通常情況下，加固樁的間距宜選在0.75～1.5m范圍內(nèi)，直徑為0.3～0.5m，最大施打深度為30m左右。

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