探討高速公路軟基施工的處理方法

馬斌 張洪濤

摘 要：伴隨著“十三五”規(guī)劃的開局，各地政府均進一步的開始交通基礎設施建設，尤其是高速公路方面，但在我國中南部存有大量的軟弱基礎，因此科學地研究軟土地基的處理方法就具有重要意義。文章首先對現(xiàn)階段軟基的處理實施情況及問題進行了大體的分析總結(jié)，并簡要闡述了軟基處理的原則，然后針對性地提出了軟基的基本處理方法，滿足了路基穩(wěn)定性及承載力的要求，達到了預期效果。

關鍵詞：換填土墊層 石灰攪拌樁 CFG樁

1.現(xiàn)階段軟土地基實施的處理情況及問題

公路設計人員對于不同的道路基礎土壤結(jié)構(gòu)及類型，設計的方案也均有不同。目前我國主要在研究軟基性質(zhì)的基礎上，很大程度上參考甚至是引用了施工作業(yè)人員的現(xiàn)場工作經(jīng)驗。至今為止國內(nèi)還沒有統(tǒng)一的軟土劃分標準，這也使得技術人員不能準確的預測軟基處理效果，各類不確定因素過多，極大的影響了道路的路基使用效果。國內(nèi)目前軟基處理技術總體上相較歐美國家較為落后，這就需要技術人員開拓思路，在以往的軟基處理方法基礎上大膽進行創(chuàng)新，進而確定科學合理的施工工藝。當前很多設計單位還未能充分地發(fā)揮大數(shù)據(jù)的應用，很多高速公路在施工中依舊使用傳統(tǒng)的經(jīng)典力學進行分析計算。對于較為常見的軟質(zhì)基礎而言，經(jīng)典力學分析能獲得較為優(yōu)秀的處理效果。但面對復雜的軟基條件，經(jīng)典力學就很難進行有效的分析運算，極易出現(xiàn)比較大的誤差概率。

2.軟基的處理原則

在高速公路軟基處理的實施中，依據(jù)以往軟基處理的成功經(jīng)驗及案例，對軟基處理的效果，影響因素較多，并且成因比較復雜，即便多種具備類似甚至相同物理特性的軟質(zhì)基礎，根據(jù)道路的不同使用功能及性質(zhì)，在進行軟基處理的施工中，使用的方法也是各不相同的，并存在著較大的差異性。因此，為了進一步提高軟基處理的施工質(zhì)量，在項目建成后，要想實現(xiàn)高速公路所帶來輻射性經(jīng)濟效益，必須要在處理方案比選過程中，對道路基礎的各項物理參數(shù)進行詳細的勘探、分析以及計算。同時，技術人員還要深入現(xiàn)場進行實地考察以及地貌勘探分析，在此基礎上進一步深入了解道路基礎結(jié)構(gòu)、具體位置，尤其是路基所含的各類軟濕土壤層，以及軟基形成的原因和主要特征。收集分析清楚以上參數(shù)以后，才能提供較為成熟的高速公路軟基處理方案。

此外，綜合考慮到部分地區(qū)詳細勘探具有一定的難度，所以，在實施在高速公路軟基處理的過程中，要對以往成功的項目案例進行全面分析，得出數(shù)據(jù)，再與所要實施軟基處理公路的成本以及實際狀況相結(jié)合，綜合實現(xiàn)對道路軟基的處理加固工作，目的就是使用合理的處理工藝來解決基礎的沉降問題，以提高承載力為導向，確保道路高效、優(yōu)化的施工建設。

3.軟基的基本處理方法

3.1換填土墊層

軟基地質(zhì)最主要的問題就是承載力不能滿足設計要求，換填土墊層作為一種常規(guī)的軟件處理方式，就是把道路基礎中一定深度的較差土層挖除，然后把承載力較高的中粗砂、碎石、石屑或其他工業(yè)廢料換填并壓實，從而改善軟基基礎等不良地基的強度，使其能達到道路建設的設計要求。換土墊層法常用的墊層有：砂卵石及砂礫墊層、土墊層、素煤渣墊層、碎石墊層、灰土或工業(yè)礦渣以及用其它性能穩(wěn)定、符合規(guī)范要求的材料。施工單位應該充分地依據(jù)工程實際情況繼而選擇適當?shù)膲|層，進行科學經(jīng)濟的施工。但這種方法只能處理淺層軟土，對于地質(zhì)變化較大或軟土層較厚的地區(qū)只能另擇其法。

3.2基底表層排水固結(jié)+堆載預壓

軟基基底最主要的成因就是路基表層中土的含水量>正常值，從而使得路基整體的承載力大幅下降。要進行處理，首先就要對軟弱基礎的表層進行排水，使其固結(jié)。表層排水的施工要貫穿整個施工環(huán)節(jié)，譬如在道路路基填筑時，采用性能良好的填筑材料或施打排水板等，狀況不同的軟基處理須合理選擇排水措施，具體選擇要充分考慮道路項目的施工條件，從而最大程度地達到排水固結(jié)的目的；再者，通過填料堆載，使基礎的土進而壓密、沉降、固結(jié)，也可以提高地基強度，減少路堤建成后的沉降量，此兩種方法經(jīng)常聯(lián)合使用。但這種聯(lián)合方法也有其不足之處：（1）壓載一般在6個月以上，施工周期長，嚴重制約后續(xù)工程進度；（2）沉降量較大的時候，需補充較多的填料，按照常規(guī)項目的計量辦法，土體穩(wěn)定報告出具方可計量，施工單位資金壓力較大；（3）在雨量充沛的地區(qū)使用此種方法，經(jīng)一系列項目驗證，效果差強人意。

3.3增加攪拌樁

3.3.1石灰攪拌樁

在土壤塑性指標較高的軟基區(qū)域經(jīng)常采用石灰攪拌站的施工工藝，效果良好，性能可靠。該工藝就是使用機械強制將石灰和軟基中的原狀土攪拌、混合。在此過程中，石灰會充分吸收軟基中的水分，在降低土壤含水率的同時，從而使得攪拌后的灰土混合物發(fā)生固結(jié)，形成灰土樁及樁間土協(xié)同受力的復合地基，較高地增加了基底的承載力，從而滿足道路主體的設計承載力要求。此外，石灰攪拌樁還能有效改良軟基強度不足、沉降現(xiàn)象多等狀況，良好的保證了道路使用功能的發(fā)揮。

3.3.2水泥攪拌樁

水泥攪拌樁的施工工藝主要應用于由粉土、軟質(zhì)淤泥、灰碳質(zhì)土等土質(zhì)構(gòu)成的公路基底處理。石與灰攪拌樁法的工藝原理基本一致，在日常施工過程應用較多。水泥攪拌樁施工工藝在正式施工前，要進行試樁，取得相應的施工參數(shù)后，才能準確地掌握水灰比、泵送時間和泵送壓力，確定攪拌機下鉆及提升速度，以及最佳的攪拌次數(shù)等，水泥攪拌樁與樁間土形成的復合承壓地基結(jié)構(gòu)，對于提升基底承載力具有重要意義。

此兩種攪拌樁施工工藝大致相同，優(yōu)缺點也相當明顯。

優(yōu)點：（1）在軟基處理工程中廣泛使用，施工技術成熟；（2）工程造價相對較低。

缺點：（1）攪拌樁處理深度有限，一般≤18m，無法保證處理效果；（2）對地基承載力提高幅度有限，質(zhì)量控制難度較大。

3.3.3CFG樁及預應力管樁

水泥粉煤灰碎石樁（CFG樁）是在普通碎石樁的工藝基礎上進一步發(fā)展而來，樁體施工中加入了水泥和粉煤灰繼而形成了高粘結(jié)強度的樁，改良了碎石樁的剛性，不但很好地發(fā)揮了樁體結(jié)構(gòu)的豎向摩阻作用，同時又提高了樁基的端阻承載力，CFG樁、樁間土、褥墊層三者合力形成了復合基礎結(jié)構(gòu)。預應力管樁與CFG作用原理基本相同，通過進入持力層，進而產(chǎn)生對路基主體結(jié)構(gòu)支撐，同時對軟土擠壓密實，從而減輕或控制路基沉降。

優(yōu)點：（1）各類地質(zhì)情況均能適應，且耐久性良好；（2）較大程度的提高軟土基礎的承載力及穩(wěn)定性，便于控制后續(xù)的沉降；（3）環(huán)保效果良好，污染較小。

缺點：（1）工程造價相對較高；（2）施工質(zhì)量（主要是垂直度）要求嚴格；（3）若出現(xiàn)斷樁事故，接樁或補樁難度較大。

3.4真空預壓工藝

真空預壓最開始在日本修建新干線時采用，后來在國內(nèi)軟基研究中，以中交一航局為主，天津大學、南京水科院聯(lián)合攻關研究，對此工藝進行了探索、研究，已在我國高速公路建設中逐漸大規(guī)模應用，均取得了良好的效果，真空預壓的原理是使得處理范圍內(nèi)形成一個整體，采用機械設備抽真空過程中，膜下迅速地形成了負壓結(jié)構(gòu)，軟基中的孔隙水持續(xù)由塑料排水板排出，孔隙水壓力降低，實現(xiàn)了固結(jié)密實淤泥的目的。再者，軟基基礎在真空膜下負壓和上部的大量荷載雙重作用下，能產(chǎn)生較大幅度的沉降，這樣就進一步提高了基礎的承載力。所以在一般在項目上，常聯(lián)合堆載施工同時使用。在中交一航局第二工程有限公司參建的連云港、青島、安徽等地的項目中，均采用此種工藝，施工效果較好。

優(yōu)點：（1）施工質(zhì)量可靠，能較大地提高土體的承載力；（2）環(huán)境污染小，設備簡單，易于操作；（3）造價較為低廉

缺點：（1）施工周期較長，后續(xù)工期壓力大；（2）施工中，地表位移量較大，一定程度上能影響到周圍構(gòu)筑物。

4.結(jié)語

綜上所述，透徹地研究分析高速公路軟基處理的工藝，對于提高公路施工質(zhì)量及后續(xù)的使用效果有著極其重要的意義。在后續(xù)的施工中，施工技術人員應進一步加強學習分析影響軟基處理工藝的各項因素，并在現(xiàn)場施工中做到科學、合理的應用，從而取得最佳的處理效果。

參考文獻：

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