高速公路軟土路基的特征和處理方法淺析

宗國明 宗 原

（河南省路橋建設(shè)集團(tuán)有限公司，河南 商丘 476000）

隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，國家不斷加大對高速公路交通投入力度，大量高速公路開工興建。高速公路是社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的產(chǎn)物，它建成通車又能促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展,就了高速經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)帶，對經(jīng)濟(jì)發(fā)展有巨大的推動(dòng)作用。在高速公路的修筑過程中，軟土路基的處理是一個(gè)需要特別重視的問題。

軟土是指濱海、湖沼、谷地、河灘沉積的天然含水量高、孔隙大、壓縮性高、抗剪強(qiáng)度低的細(xì)粒土,就構(gòu)成強(qiáng)度而言，土體屬于分散介質(zhì)，土體的強(qiáng)度由土粒之間的連接強(qiáng)度所決定。大量水浸入土體使土體離散，形成濕坍和水化現(xiàn)象，降低了土體的穩(wěn)定性。軟土層狀分布復(fù)雜，各層之間物理力學(xué)性質(zhì)相差較大。在修筑高速公路路基工程中常遇到大量軟土地基。軟土因具壓縮性高、含水量大、強(qiáng)度低和透水性差等特點(diǎn)，一般不能直接用作路基地基，往往要經(jīng)過加固處理，提高軟土地基的強(qiáng)度，減少沉降量，增加承載力和穩(wěn)定性。軟土由于成因、結(jié)構(gòu)和形態(tài)不同而具有不同的性能，因而加固軟土地基采用的方法亦不同。近年來，隨著科學(xué)技術(shù)進(jìn)步，軟土地基加固在理論、應(yīng)用方法、機(jī)械設(shè)備以及材料上都有很大發(fā)展，而且越來越受到人們的重視，在采用新科技成果，綜合技術(shù)提高軟土地基加固效果方面不斷取得進(jìn)步。軟基上修建高等級公路，首先要進(jìn)行正確的路線設(shè)計(jì)、路基設(shè)計(jì)及選擇合理的處理方法。

1 軟土地基造成的危害

軟土地基由于其具有天然含水量高、天然孔隙比大、壓縮性高、抗剪強(qiáng)度低、固結(jié)系數(shù)小、固結(jié)時(shí)間長、擾動(dòng)性大、透水性差等特點(diǎn),易造成強(qiáng)度和穩(wěn)定性太差,壓縮及不均勻沉降問題,地基的滲漏量超過容許值時(shí)，會(huì)發(fā)生水量損失導(dǎo)致發(fā)生事故。由于高速公路對路基沉降的要求很高，而沉降恰是軟土地基的主要問題，對于高速公路，軟土路基的處理的目的是增強(qiáng)高速公路路基的穩(wěn)定性和承載能力。所以在軟土地基上修筑高速公路，特別是修筑高路堤時(shí)，若對軟基不加以處治或處理不當(dāng)，往往會(huì)導(dǎo)致路基失穩(wěn)或過量沉降，直接影響到公路的質(zhì)量和整個(gè)工程的進(jìn)度。

2 軟土地基加固方法

選擇處理方法時(shí)，首先必須研究地基處治的理由、目的，然后考慮地基的性狀、道路的標(biāo)準(zhǔn)、對周圍環(huán)境的影響等，選擇符合要求且最經(jīng)濟(jì)的方法，軟土地基的處理方法很多，加固土的方法有多種，按其技術(shù)措施可分為：機(jī)械方法、物理方法、外加劑法、熱處理、電化學(xué)方法等。

2.1 樁基加固法

樁基加固是根據(jù)孔中填入的材料不同，施工工藝及加固機(jī)理也有差異。常用的有碎石樁、砂樁、生石灰樁、粉煤灰柱樁、木排樁、鋼筋混凝土樁、水泥攪拌樁等。通過施工設(shè)備在軟基中加入樁體，樁體對軟土產(chǎn)生擠密作用并與天然地基構(gòu)成復(fù)合地基，提高軟基的整體強(qiáng)度，從而達(dá)到加固的目的。根據(jù)填入孔中加固料不同而分為碎石樁、生石灰樁、擠密砂樁等。

2.2 排水固結(jié)法（預(yù)壓法）

根據(jù)固結(jié)理論利用路堤自重荷載壓密地基，同時(shí)通過人工加設(shè)土層的垂直和水平的排水通道，縮短排水的距離來加速地基的固結(jié)。

常用的方法有砂墊層、碎石墊層、砂井、袋裝砂井、塑料排水板、降水預(yù)壓、真空預(yù)壓、加載預(yù)壓法等。

2.3 土工織物

土工織物是加固軟土路基和治理基床病害應(yīng)用最多的一種土工材料。根據(jù)制作方法的不同分為有紡和無紡兩大類。無紡?fù)凉た椢锟勺鳛V層，制成滲溝、防護(hù)層和隔離層。有紡?fù)凉た椢锟估瓘?qiáng)度大，抗斷裂和抗沖擊性能好，常作為墊層鋪設(shè)在路基和基底之間，加強(qiáng)路基和基底，以防坍滑和側(cè)向位移，并能沿縱、橫方向均勻傳遞荷載，改變軟土地基的受力狀態(tài)，使應(yīng)力分布均勻，降低沉降量并使路基不均勻沉降量減小，增加路基穩(wěn)定性。近年來我國在加固軟土地基中大量使用土工織物，是一種有廣闊應(yīng)用前景的土工材料。

2.4 加筋土處理軟土

加筋土有著獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)和性能，在處治軟土地基中可以發(fā)揮作用。把加筋土結(jié)構(gòu)與其他處治軟土的方法恰當(dāng)?shù)亟Y(jié)合起來會(huì)取得更好的效果。在許多情況下，加筋土是避免深基礎(chǔ)處理的有效方法，節(jié)約了大量的工程費(fèi)用，而且能夠保證路堤和結(jié)構(gòu)物之間沉降的連續(xù)性。常用的加筋土處理方法為：直接填筑法、分階段施工法、加筋土與換土相結(jié)合、加筋土與豎向排水相結(jié)合、加筋土與石柱相結(jié)合、輕質(zhì)材料加筋土等。

2.5 化學(xué)加固法

化學(xué)加固根據(jù)加固材料和施工工藝大體可分為兩類：一類是以粉體材料作加固料，采用粉體噴射攪拌技術(shù)進(jìn)行加固；另一類是用液狀材料為加固料，以高壓噴射灌注法進(jìn)行加固。利用化學(xué)溶液或膠結(jié)劑，采用噴射或灌注等措施通過填充土體空隙、離子交換、結(jié)硬反應(yīng)等，使土體與土粒膠結(jié)在一塊，達(dá)到加固土體的目的。常用的方法有淺層攪拌法，深層攪拌法，高壓噴射法，生石灰粉加固法等。

2.6 陀螺樁地基

陀螺樁地基是在挖去地表軟土后，鋪設(shè)預(yù)制的陀螺形混凝土塊，陀螺塊下部空隙中充填碎石，并用搗固器搗實(shí)，陀螺樁靠鋪在底板上的筏式柵定位‘，上部用筏式連接網(wǎng)與陀螺樁的連接筋相連，構(gòu)成新形地基基礎(chǔ)形式。

2.7 排溝晾曬法

對于地下水位較低，具有排水條件的路段，可采用挖溝排水法疏干路基內(nèi)的淺層地下水，通過晾曬達(dá)到降低濕土含量的目的，便于碾壓成型，提高土體的穩(wěn)定性。

2.8 換土法

置換填土法通常用于軟土地基分布范圍較小，軟土厚度在2 m以內(nèi)，路堤高度較低的情況。具體辦法可將軟土層全部挖除，然后采用砂、碎石、塊石、卵石、片石等滲水性較好的材料或強(qiáng)度較高的黏土進(jìn)行填筑，以提高地基的承載力。

2.9 拋石擠淤法

拋石擠淤法通常用于淤泥厚度小于3 m、呈流動(dòng)狀態(tài)、排水困難、料源充足的情況。拋石順序宜沿道路中線向前拋填，然后逐漸向兩側(cè)擴(kuò)展，以便將淤泥向兩邊擠出。當(dāng)拋石拋出軟土面后，應(yīng)用較小的塊（碎）石墊平，并用碾壓設(shè)備反復(fù)碾壓至設(shè)計(jì)壓實(shí)度，然后在其上鋪設(shè)反濾層，再填土至設(shè)計(jì)高程。

2.10 反壓護(hù)道法

反壓護(hù)道法是在路堤兩側(cè)填筑一定寬度的護(hù)道，運(yùn)用力學(xué)平衡來保持路基穩(wěn)定的方法。但它占地多，且只能解決軟基路堤的穩(wěn)定問題，對沉降并無補(bǔ)益，往往還會(huì)加大沉降量，所以應(yīng)用較少。

2.11 灌漿法

灌漿法（Grouting）是指利用液壓、氣壓或電化學(xué)原理，通過注漿管把漿液均勻的注入地層中，漿液以填充、滲透和擠密等方式，趕走土顆粒間或巖石裂隙中的水分和空氣后占據(jù)其位置，經(jīng)人工控制一定時(shí)間后，漿液將原來松散的土粒或裂隙膠結(jié)成一個(gè)整體，形成一個(gè)結(jié)構(gòu)新、強(qiáng)度大、防水性能高和化學(xué)穩(wěn)定性良好的“結(jié)石體”。

軟土地基有極大的危害性，如果不處理或處理不當(dāng)，就會(huì)造成地基失穩(wěn)，使構(gòu)造物沉降過大或不均勻沉降，對構(gòu)造物造成不同程度的危害。高速公路軟基處理中主要需解決的即是沉降問題，要結(jié)合實(shí)際條件選擇好具體處理方案。各種地基處理方法都有它的適用范圍、局限性和優(yōu)缺點(diǎn)。對于軟土地基處理采用什么方法應(yīng)根據(jù)不同的地質(zhì)條件、施工條件、土質(zhì)的物理、力學(xué)性能等綜合考慮，同時(shí)還應(yīng)考慮其施工的方便性、可行性及經(jīng)濟(jì)性。在確定地基處理方法時(shí)，可根據(jù)工程具體情況，對幾種地基處理方法進(jìn)行技術(shù)、經(jīng)濟(jì)以及施工進(jìn)度等比較。同時(shí)還要注意節(jié)約能源，注意保護(hù)環(huán)境，避免因地基處理對地面水和地下水產(chǎn)生污染，振動(dòng)噪音對周圍環(huán)境產(chǎn)生不良影響等。

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，新材料、新工藝的開發(fā)，對于軟土地基處理的方法會(huì)越來越多，越來越經(jīng)濟(jì)、方便、更有效，將更有利于高等級公路路基的處理，充分發(fā)揮出高速公路的優(yōu)越性。只有不斷提高軟土路基加固技術(shù)水平，才能適應(yīng)高速公路建設(shè)發(fā)展的需要。

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