淺談高速公路路基軟基處理施工方法

鄒廣輝

摘 要：軟土地基因其自身穩(wěn)定性較差極易變形，為保證路基、路面、結(jié)構(gòu)物的使用壽命必須對軟基進(jìn)行處理。本文分析了公路軟土路基的特征及其危害，重點介紹幾種常見的軟基處理方法，說明不同類型的軟土地基處理方法的工作原理。以及簡要介紹軟基處理后路基填筑的沉降、位移觀測方法。

關(guān)鍵詞：公路軟基危害 處理方法 沉降、穩(wěn)定觀測

引言

隨著我國改革開放國民經(jīng)濟(jì)的騰飛，我國的公路事業(yè)也有了很大的發(fā)展。而我國幅員遼闊，地質(zhì)類型多樣、豐富，在高速公路處于大規(guī)模建設(shè)過程中，難免要碰到軟土地基需要處理的情況，如何對軟土地基進(jìn)行處理，使修筑在其上的路堤保持穩(wěn)定，保證路基、路面、及構(gòu)造物的使用壽命已經(jīng)成為了我國公路建設(shè)施工部門普遍關(guān)注的問題。下面就經(jīng)歷過的高速公路建設(shè)項目中軟基處理的施工方法進(jìn)行簡單的介紹。

一.公路軟土路基的特征及其危害

軟土地基是指在濱海、湖沼、谷地、河灘沉積的天然含水量高、孔隙比大、壓縮性高、抗剪強(qiáng)度低的細(xì)粒土構(gòu)成的承載能力較差軟土層。它具有固結(jié)系數(shù)小、固結(jié)時間長、靈敏度高、擾動性大、透水性差、土層層狀分布復(fù)雜、各層之間物理力學(xué)性質(zhì)相差較大等特點。因此其對路基的穩(wěn)定性危害也較大，概括起來主要有如下兩個方面：（1）強(qiáng)度及穩(wěn)定問題。當(dāng)軟土路基的抗剪強(qiáng)度不足以承受路堤及路面外荷載時，軟土路基會產(chǎn)生局部或整體剪切破壞，造成路堤塌方、失穩(wěn)及橋臺破壞。（2）沉降變形問題。當(dāng)軟土路基在上部荷載及外部荷載作用下產(chǎn)生過大的沉降變形時，會影響道路的正常使用。特別是產(chǎn)生過大的不均勻沉降時，會造成路面開裂破壞，結(jié)構(gòu)物與路堤銜接處差異沉降，引起橋頭跳車，涵身、通道凹陷，滑動拉寬沉降縫而漏水，從而引起路面損壞等。公路路基的軟土地基施工是公路建設(shè)施工中較為重要的一個環(huán)節(jié)，是路基施工中比較難的一種路基情況，它將直接影響到后期路基施工填筑的施工周期和路基穩(wěn)定性。

二、公路軟基的幾種常見處理方法

軟土地基處理方法很多，歸納起來有置換、排水固結(jié)、振動擠密、膠結(jié)和加筋等五大類。因此，需要針對具體的軟土地基形式，結(jié)合經(jīng)濟(jì)性、工期、技術(shù)等指標(biāo)綜合考慮。選擇比較有效的處理方法。在經(jīng)歷過的高速公路建設(shè)項目中軟土地基處理主要有以下幾種形式，進(jìn)行簡單介紹。

1、換填土層法

采用人工或機(jī)械挖除公路路堤下濕軟土部分，重新?lián)Q填強(qiáng)度較大的砂、碎（礫）石、灰土或素土等，并分層填筑碾壓成型，形成良好的持力層。從而改變地基的承載力特性，提高抗變形和穩(wěn)定能力。這是道路工程中常用的、比較簡單的一種方法。

2、擠淤法

用于湖塘、河流、秋冬季水田或積水洼地，采用拋填片石，使淤泥向兩邊擠出，以重型壓路機(jī)碾壓，再進(jìn)行填土即可。

3、塑料排水板

塑料排水板是將塑料排水板打入土中，作為豎直排水通道。其優(yōu)點是：濾水性好，可確保排水，達(dá)到使軟基進(jìn)行排水固結(jié)的效果，塑料排水板具有一定的強(qiáng)度和延伸率，適應(yīng)地基變形的能力強(qiáng)，板截面尺寸不大，插入時地基擾動小，施工方便。

4預(yù)應(yīng)力管樁

鋼筋混凝土預(yù)制管樁對軟弱地基進(jìn)行處理，是通過單樁軸向荷載的傳遞來承受上部荷載的過程.在軸向荷載作用下，樁身將發(fā)生壓縮變形；同時樁頂部分荷載通過樁身傳遞到樁底，致使樁底土層發(fā)生壓縮變形，這部分壓縮變形之和構(gòu)成樁頂軸向位移，由于樁與樁周土體的緊密接觸，當(dāng)樁相對于土向下位移時，樁側(cè)表面受到土向上的摩阻力，在樁頂荷載沿樁身向下傳遞的過程中，必須不斷地克服這種摩阻力，故樁身截面的軸向力隨深度逐漸減小，傳至樁底截面的軸向力為樁頂荷載減去全部樁側(cè)摩阻力，并與樁底支承反力（即樁端阻力）大小相等、方向相反，樁通過樁側(cè)阻力和樁端阻力將荷載傳遞給土體，即土對樁的支承力由樁側(cè)阻力和樁端阻力部分組成，由樁底土層的壓縮變形導(dǎo)致的樁端位移加大了由于樁身的壓縮變形引起的樁身各截面的位移，并促使樁側(cè)摩阻力進(jìn)一步發(fā)揮.一般來說，上部結(jié)構(gòu)荷載是通過樁側(cè)摩阻力與樁端阻力來承受，達(dá)到能在軟土地基上進(jìn)行上部結(jié)構(gòu)施工的目的。

5碎石樁

碎石樁是利用一種能產(chǎn)生水平向振動的管狀機(jī)械設(shè)備在高壓水流下邊振邊沖，在軟弱地基中成孔，在成孔中加碎料后振動和加壓擴(kuò)徑的過程中，由于擴(kuò)徑的作用，致使樁體周圍的土體進(jìn)一步被擠密，砂土密度進(jìn)一步提高，即砂土的孔隙比進(jìn)一步減小，更增加了處理后地基承載力的抗振動液化的能力。減少變形和地基沉降量，提高土體的抗剪強(qiáng)度、增強(qiáng)地基的穩(wěn)定性。

6、高壓噴射注漿法

利用氣壓、液壓等高壓力使水泥漿、水泥砂漿、粘土水泥漿、粘土漿等有固化特性的漿液通過管路從噴射孔噴出，直接切割破壞土體的同時與土拌和并起部分置換作用。凝固后成為拌和樁（柱）體，這種樁（柱）體與地基一起形成復(fù)合地基。灌漿法對加固淤泥軟土地基具有明顯效果。

7、土工合成材料法

土工合成材料是一種新型的巖土工程材料。它以人工合成的聚合物，置于土體內(nèi)部、表面或各層土體之間，發(fā)揮加強(qiáng)或保護(hù)土體的作用。常見的加固路基土工合成材料有土工格柵，用土工格柵處理軟弱劣質(zhì)地基和路基，主要是利用土工格柵表面與土的摩擦作用、土對土工格柵的被動阻抗作用、土工格柵孔眼對土的鎖定作用以及加筋補強(qiáng)作用，就是說，鋪設(shè)土工格柵能加大土體的摩擦、鎖定和阻抗作用，有效地阻止土體的位移、下沉、滑坍，提高路基的穩(wěn)定性。

8強(qiáng)夯法

強(qiáng)夯處理地基主要通過起吊設(shè)備將重氣錘起吊到一定高度，讓其自由下落夯擊地面，同時產(chǎn)生強(qiáng)大的沖擊波。由于土體受到巨大沖擊能量的振動效應(yīng)，致使土體結(jié)構(gòu)破壞，孔隙水壓力增大。隨著強(qiáng)夯振動后的失衡，土體中的自由水和毛細(xì)水將隨著超孔隙水壓從土的顆粒間或人工排水通道中由高壓區(qū)向低壓區(qū)排泄，經(jīng)過一段時間的土體恢復(fù)，使土顆粒密度增大，從而使地基強(qiáng)度得以提高。

軟基處理還有其他多種方法，如反壓護(hù)道法、砂墊層法、設(shè)置砂井法、貧混凝土樁法、粉噴樁法等等，可以根據(jù)不同的軟基類型，并考慮施工難度，工期、技術(shù)等多方面因素進(jìn)行選擇，每種方法工作原理雖各有不同，但對處理軟弱地基都能收到良好的效果。

三、沉降及穩(wěn)定監(jiān)測

在軟土地段進(jìn)行路基填筑，沉降及穩(wěn)定監(jiān)測是必不可少的，根據(jù)設(shè)計要求的不同，沉降的觀測主要可采用水平型沉降管和沉降板法，穩(wěn)定位移的監(jiān)測可采用測斜管和水平位移樁法。

1、水平型沉降管采用PCC型專用沉降管水平放置于路堤底部。一般應(yīng)采用整根管，不進(jìn)行搭接。水平管的十字凹槽應(yīng)與地面平行放置，觀測時候采用沉降觀測儀配合高精度水準(zhǔn)儀進(jìn)行觀測。

2、沉降板由鋼或鋼筋混凝土底板、金屬測桿和保護(hù)套管組成。填筑開始即進(jìn)行埋設(shè)，隨著填土的增高，測桿和套管也應(yīng)相應(yīng)接高，接高時測桿要垂直，用高精度水準(zhǔn)儀進(jìn)行觀測。

3、測斜管采用聚氯乙稀全塑高精度測斜管，埋設(shè)時下臥硬土層內(nèi)，若軟土層深厚難以進(jìn)入硬土層時，鉆孔至足夠深度不產(chǎn)生水平位移，視管底端的水平位移為零，作為固定端。導(dǎo)管埋至預(yù)定深度后，校正導(dǎo)向槽的方向并進(jìn)行零點讀數(shù)測試，并測量管口高程。觀測采用測斜儀進(jìn)行觀測。

4、位移觀測邊樁應(yīng)根據(jù)需要埋設(shè)在路堤兩側(cè)趾部，同一觀測斷面的邊樁應(yīng)埋在同一橫斷面上。要有足夠的埋置深度，并且要求樁周圍回填密實，樁周上部用混凝土澆筑固定，確定邊樁埋置穩(wěn)固。觀測采用全站儀或紅外線測距儀進(jìn)行觀測。

5、沉降及穩(wěn)定監(jiān)測頻率及標(biāo)準(zhǔn)

（1）施工期間，每填筑一層進(jìn)行一次沉降觀測，填筑間歇期間每3天需觀測一次。路堤填筑完畢進(jìn)入沉降后，第一個月每隔1周觀測一次，第2個月每隔15天觀測一次，第3個月開始每隔1個月觀測一次直至沉降期結(jié)束。

（2）水平位移觀測頻率與測定時間均與沉降監(jiān)測同步。

（3）控制標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)按照技術(shù)規(guī)范和設(shè)計要求進(jìn)行控制，當(dāng)發(fā)現(xiàn)位移和沉降速率超標(biāo)準(zhǔn)時，應(yīng)加密測次，實行動態(tài)跟蹤，分析原因，采取減緩填筑速度，甚至?xí)壕徧钪兾凰俾蕼p小到控制標(biāo)準(zhǔn)以內(nèi)方可繼續(xù)進(jìn)行施工。并真實、準(zhǔn)確的填寫監(jiān)測原始記錄，形成沉降、位移記錄匯總表、繪制沉降、位移曲線圖以及形成分析報告。提供卸載或面層等后續(xù)工程的施工時間。

總之，軟土地基的加固處理質(zhì)量直接影響到路基的基礎(chǔ)承載力，進(jìn)行軟土地基處理就是增加地基的穩(wěn)定性，減少施工后的不均勻沉陷，也是保證道路建成后安全、高效運營的關(guān)鍵，所以施工技術(shù)人員必須意識到軟土地基的危害性，堅決以數(shù)據(jù)說話，采用切實可行的處理方案，積累經(jīng)驗，為今后的施工打下堅實的基礎(chǔ)。