高速公路改擴建工程軟土地基處理

于海明

（山東省高速路橋養(yǎng)護有限公司，山東 濟南 250000）

近年來，隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活水平的提高，交通量逐年增大，我國部分早期通車的高速公路已進入改擴建時期。而軟土路基施工技術(shù)是當(dāng)前高速公路改擴建施工之中最為重要的技術(shù)之一，軟土路基的及時處理，能夠有效降低公路施工和使用的隱患，同時對提高工程質(zhì)量有著至關(guān)重要的作用。

1 軟土工程特性及常見處理方案

軟土是指以含水軟土或浸水的泥土為主的圖層，其中大多數(shù)是河流中下游的環(huán)形河口，其自然含水量超過了液限，空隙率超過了1。如果自然空隙率大于1.5，則稱為淤泥。如果天然空隙率大于1 且小于1.5，則認為土壤是泥濘的。軟土的特性如下：高天然水含量（35%～80%）；大天然孔隙率（1～2）；抗剪強度降低；高壓縮率（0.5～1.5 MPa-1）；滲透系數(shù)?。?0-6～10-8cm/s）。軟底的固化通常需要很長時間，并且硬化的沉淀物相對較大。因此，在高速公路改擴建工程施工中，有必要對道路基層的軟土采取切實可行的方案。應(yīng)當(dāng)指出的是，遵循其通常的巖土測試方法和基礎(chǔ)設(shè)計的計算方法，但是對軟土的技術(shù)特性卻缺乏一致的理解。例如，表中卡薩格蘭德的液體極限是通過蝶形工具確定的，測試的標(biāo)準(zhǔn)（GBJ123-88）和松散道路測試方法的標(biāo)準(zhǔn)是（JTJ051-93）用錐形工具測量。圓形鉑金頸環(huán)和100g 錐形杯底部的液體限制為76g。使用不同儀器測量的液體極限不同。因此，有必要采取一個單一行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)從而有效了解土壤并充分了解軟土的技術(shù)特性。

2 主要表現(xiàn)在路基沉降和整體穩(wěn)定方面

2.1 避免路基沉降

經(jīng)過原始路基的有效養(yǎng)護后，沉降工作基本上完成。通過對新路基的填筑碾壓，運營后新進行的回填開挖工作和車輛負載不可避免地導(dǎo)致現(xiàn)有路基的額外沉降，并被添加到新舊路基中。兩側(cè)之間相對較大的降水差異會導(dǎo)致現(xiàn)有行車道變形，在嚴(yán)重情況下，道路會出現(xiàn)裂縫，沉降和其他問題，從而對高速公路的正常運營造成不利后果。

2.2 提升整體穩(wěn)定性

確保新舊路基之間的緊密連接也是改擴建項目成功的關(guān)鍵。因此，對新舊路基的不同含水量進行分析和計算，提出合適的路基拼寬基礎(chǔ)處理方法以及新舊路基的連接技術(shù)的建議，是在升級和重建高速路時迫切需要解決的技術(shù)問題。

3 公路改擴建軟土段地基處治技術(shù)和方法

3.1 排水固結(jié)法

圖1 排水固結(jié)法處理軟土路基示意圖

首先，從地基的延伸部分在擴展的底土的荷載下的變形特性的角度來看，舊地基的沉積通常是穩(wěn)定的，并且新地基的沉積速率高于舊地基的沉積速率，因此不可避免地會在它們之間出現(xiàn)不同的沉積物。如果沉降差異達到涂層的抗裂極限，則不可避免地導(dǎo)致涂層破裂。另外，排水壓實法通常用于處理弱基礎(chǔ)。但是，根據(jù)排水壓實方法的其他顏色特性，在邊坡荷載的作用下，它只會增加地基的壓實速度，而不會適當(dāng)?shù)亟档退?。由于行車道的拓寬而使基礎(chǔ)沉降，在施工時很容易導(dǎo)致路基裂縫。其次，排水固結(jié)法通常不單獨使用，通常需要在兩側(cè)采用相同的預(yù)應(yīng)力，超載和土壤放置方法同時使用，從而增加了沉積物，并影響了路基?？沙掷m(xù)性和維護既是威脅，也影響原始人行道的排水問題。由于高速公路的拼接和擴建存在這些問題，在基礎(chǔ)上采用排砂壓實法鋪設(shè)地基砂井或塑料排水板進行地基處理時，必須采取一定的措施，以滿足擴建工程的要求。其次是保護措施: 鑒于使用排水壓實法進行地基處理的主要沉降問題，有必要采取有效的隔離措施，同時使用排水壓實法從舊道路上移除新建路面的負荷。之后是新舊分離，在路基之間安裝路基連續(xù)保溫墻體，以將全部或部分負載與新的加長路基隔離開，并避免由于過度的差異沉降或其他影響而在原始道路上產(chǎn)生裂縫。同時，增加隔板有效地防止了新舊路基下的滲漏現(xiàn)象。此時隔板的功能相當(dāng)于垂直的防滲層，在圖1 所示的排水固結(jié)過程的示意圖中，應(yīng)將防滲層的支撐層安裝在透水性差的硬質(zhì)粘土層上，以進一步減少滲漏。但是，排水固結(jié)方法的特點是過程更多，施工時間更長，而新擴建的路基需要至少更長的預(yù)壓實時間才能至少相對穩(wěn)定。在具有嚴(yán)格的施工時間框架的高速公路擴建項目中，排水壓實方法的使用受到一定限制。

3.2 土工合成材料的應(yīng)用

在高速公路擴建項目中，常用的土工合成材料是土工格柵。（1）加強路基土工格柵的機制是基于網(wǎng)格和地面之間的相互作用。在高速公路擴展項目中，在新舊土層的交點處使用土工格柵可以產(chǎn)生摩擦效果，從而減少擴展過程中土壤上的垂直應(yīng)力，提高土壤承載力并減少沉陷。（2）土工格柵作用在地面上。主體具有阻擋作用，可以充分發(fā)揮土體的抗剪強度，并限制土體的橫向變形。（3）由于水平鋪設(shè)的土工格柵是彈性的，因此在重復(fù)荷載下不會引起變形的積累。（4）土工格柵具有一定的張力和可塑性，使路基和土工格柵可以形成連續(xù)的柔性整體結(jié)構(gòu)。通常，路基的初始坡度以一定寬度的臺階向內(nèi)挖，并且土工格柵的一定寬度沿道路縱向放置，以使土工格柵的一半位于原始底土上，另一半位于新填充的底土上。在制定了軟床處理方案后，可以根據(jù)拼接路基部分的常規(guī)方法對軟床部分進行回填。同時，建議使用較輕的骨料并增加格柵的數(shù)量，以減少新舊地板之間的沉降差異。同時，在舊路基中加筋的方法可用于加強新舊路基之間的連接。根據(jù)土工合成材料的不同放置位置，一般的處理措施如下：（1）結(jié)合地基土的填筑高度，首先在一定的邊坡上開挖舊的土基邊坡，然后將土工織物層和土工格柵層置于地基下。網(wǎng)的中心充滿了沙子和風(fēng)化的土壤。土工布可以使張力均勻，土工格柵的作用就像鋼絲網(wǎng)。然后逐漸開挖斜坡，最后將新的路基填滿壓實。（2）加寬的路堤邊坡的坡度比原始邊坡高出1 個缺口。在較高的路堤上，平臺在中間。以向內(nèi)傾斜的臺階挖出原始高速公路的側(cè)坡，以與原始地面匹配。將一層土工格柵放置在基座的頂部，然后將一層土工格柵放置在每個工序的頂部。（3）在舊水壩的側(cè)坡上做臺階，將臺階的高度調(diào)節(jié)到約80cm，然后在道路上鋪設(shè)土工格柵層。

3.3 換填處理法

該技術(shù)主要用于處理軟土地基的表面。首先，應(yīng)挖出壓力低且略有下沉的下沉的軟土，并應(yīng)將質(zhì)地堅硬的礦渣，碎土和其他填料的碎片裝填。該技術(shù)方法更易于使用且價格便宜，可有效提高基礎(chǔ)的性能。應(yīng)優(yōu)先考慮基礎(chǔ)的承重能力，以免降低強度。由于磷酸鹽而引起的路基沉積，并且路基的填料可以加速壓實并提供良好的排水性。

3.4 水泥攪拌樁

制備水泥樁復(fù)合地基的原理是使用水泥中的水和軟土中的水來進行水介導(dǎo)的反應(yīng)和水合反應(yīng)。反應(yīng)的結(jié)果是，水泥從軟土中吸收了大部分自由水，然后形成結(jié)晶水并將其固定在適當(dāng)?shù)奈恢?。具有一定強度的基礎(chǔ)加固柱是加固復(fù)合基礎(chǔ)的軟基礎(chǔ)的常用方法。固化水泥和黏土的物理和化學(xué)過程機理與混凝土不同。混凝土的硬化過程主要基于在水和水泥水合作用的作用下，諸如沙子和礫石之類的骨料的硬化，水泥的量高，因此凝結(jié)速度較高，凝結(jié)后強度較高。但是，在水泥質(zhì)土壤凝固過程中混合的水泥量相對較小，這主要是因為粘土圍繞著水泥，因此與混凝土不同，水泥粘土的固化速率和強度則低得多。并且它隨著含水量的變化而變化。同時，水泥攪拌樁的質(zhì)量受設(shè)計因素的影響很大，不易控制，工作深度有限。在分析了可用的技術(shù)實用數(shù)據(jù)后，樁身也容易膨脹。項目管理的經(jīng)驗表明，當(dāng)基礎(chǔ)深度超過15m 時，確保水泥樁的質(zhì)量更加困難。同時，由于作為擴建工程的一部分，對施工后的處理要求較高，因此對樁身的質(zhì)量提出了更高的要求。因此，當(dāng)處理10m 以下的軟土地基時，建議使用水泥樁。但是，如果超過10m，則必須使用強度較高且質(zhì)量相對易于控制的樁進行更換，增加工作深度以獲得更好的工作效果，并將其與整體填充物結(jié)合起來。以達到節(jié)省工程成本的目的。

4 結(jié)語

鑒于我國道路交通領(lǐng)域的快速增長趨勢，高速公路改擴建項目必須考慮到道路的總體穩(wěn)定性和不均勻沉降。新路基的結(jié)構(gòu)導(dǎo)致路基傾角的不穩(wěn)定性，并導(dǎo)致新老路基的沉降不同。因此，與高速公路改擴建工程中的軟土有關(guān)的主要問題是如何減小新舊路基之間的沉降差，以及如何確保消除新舊路基之間的差異。