龔新超

【摘要】 本文結(jié)合工程實(shí)際，淺談高等級公路軟基處治方法及施工注意事項(xiàng)。

【關(guān)鍵詞】 軟土地基；處治；施工技術(shù)

一、前言

高等級公路是科學(xué)技術(shù)和社會生產(chǎn)力發(fā)展到一定階段的必要產(chǎn)物，它極大地促進(jìn)了我國交通運(yùn)輸業(yè)和國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，提高了人們的認(rèn)識，改善了人民的生活。隨著我國高等級公路網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展、完善，其作用越發(fā)突出。一個(gè)國家的公路設(shè)施水平，在一定程度上代表著這個(gè)國家的經(jīng)濟(jì)能力以及其國際市場競爭力的大小。1988年1月31日，我國第一條完整的高等級公路，長20.5Km滬嘉高速公路建成，到目前，我國高等級公路已四通八達(dá)。根據(jù)我國已經(jīng)建成投入運(yùn)營的高等級公路的使用情況，軟土地基處理在公路工程設(shè)計(jì)和施工中是重點(diǎn)項(xiàng)目，軟基沉降破壞是公路工程質(zhì)量通病之一。而軟基處理大多又屬隱蔽工程，軟基的分布范圍在勘測過程中難以達(dá)到和現(xiàn)實(shí)一致的程度，設(shè)計(jì)的不夠嚴(yán)密常常給施工過程造成較大困難，致使軟土地基處理難以達(dá)到規(guī)范和設(shè)計(jì)要求，這就要求施工單位在軟基處理過程中，必須作好充分的地質(zhì)勘探和處理方案分析，充分掌握各種軟基處理技術(shù)和施工工藝。

二、概述

所謂軟土，從廣義上講，就是強(qiáng)度低、壓縮性高的軟弱土層。在軟土地基上修筑路基和橋涵構(gòu)造物，若不加以處理，往往會發(fā)生路基失穩(wěn)、過量沉陷和橋頭嚴(yán)重跳車等現(xiàn)象，導(dǎo)致公路破壞、不能正常使用甚至車毀人亡，影響正常的交通運(yùn)輸和國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。習(xí)慣上常把淤泥、淤泥質(zhì)土、軟粘性土總稱為軟土，軟土的特性主要表現(xiàn)為天然含水率高、孔隙比大、承載力低。含水量在34％—72％之間，孔隙比在1.0—1.9之間，飽和度一般大于95％，液限一般為35％—60％，塑性指數(shù)為13—30。

三、常用處治方法

軟土地基的特點(diǎn)是強(qiáng)度低、固結(jié)慢和變形大，對軟基上的路基和構(gòu)造物要特別認(rèn)真對待，當(dāng)路堤經(jīng)穩(wěn)定驗(yàn)算或沉降計(jì)算不能滿足規(guī)范和設(shè)計(jì)要求時(shí)，必須對軟土地基進(jìn)行加固處理。常用的加固處理方法有：

1、挖除換填。適用于較小范圍且厚度小于3m的表層軟土處理。如原有的水塘、復(fù)耕時(shí)間短的水塘、局部為軟土的地基和厚度小于3m的軟基中橋涵構(gòu)造物基礎(chǔ)部位，常采用直接挖除換填合格素土、石灰改性土、碎石土、砂礫、碎石、片石等，然后修建路基或橋涵構(gòu)造物。

2、設(shè)置透水墊層。適用于較大范圍且厚度1.5-10m的軟土處理。因挖除換填工作量大，常采用在路堤和軟基之間設(shè)置透水墊層處理，其原理是在路堤和軟基之間設(shè)置透水墊層作為軟基中孔隙水排出的通道，在后續(xù)的路堤填筑過程中，隨著路堤的填高，路堤自重就會對軟基產(chǎn)生壓力，致使軟基中的孔隙水從透水墊層中排出，從而起到增加地表強(qiáng)度和加快軟基固結(jié)的作用，同時(shí)也防止地下水的毛細(xì)上升和排除路基水份。

3、淺層處治。適用于較大范圍且厚度小于1.5m的表層軟土處理，可利用生石灰、粉煤灰、水泥等淺層拌和、拋石擠淤、堆土等方法進(jìn)行，其中當(dāng)軟土厚度很小，小于1m時(shí)，也可采用全范圍挖除換填處理，利用推土機(jī)、挖掘機(jī)等進(jìn)行挖除，換填滿足承載力要求的合格材料。

4、加固土樁。加固土樁是利用專用機(jī)械設(shè)備將軟土地基中的一定深度和一定直徑內(nèi)的軟土柱體用加固材料改良、加固而形成，與樁間土體共同形成土體復(fù)合地基。適用軟土地基層較厚（可達(dá)20m以上）和地基承載力不大于120KPa的地段。常用的加固材料有：水泥、石灰粉、粉煤灰、水泥漿、石灰漿、二灰漿和其它專用混合體。專用機(jī)械設(shè)備主要是一種帶鉆頭和噴射管（壓漿管）的鉆機(jī)，施工時(shí)先鉆至設(shè)計(jì)深度，然后鉆頭邊退出邊噴射（灌注）加固材料，根據(jù)設(shè)計(jì)噴射量和試驗(yàn)樁的施工經(jīng)驗(yàn)，常采取多次復(fù)攪的方式完成。

5、豎向排水體預(yù)壓。常用塑料排水板作為主要材料，也可采用其它豎向排水材料，適用于軟基層厚5-20m范圍。是利用插板機(jī)把帶有孔道的板狀物體，插入土中形成豎向排水通道，排水板施工完成后于其上鋪設(shè)砂礫墊層和填土預(yù)壓，預(yù)壓期不宜小于180天。當(dāng)用塑料排水板時(shí)，需要為塑料排水板配置專用的腳靴。

6、設(shè)置加筋材料（土工合成材料）。當(dāng)設(shè)置加筋材料層數(shù)較少時(shí)，宜與設(shè)置透水墊層和其它排水處治方案同時(shí)實(shí)施，可以提高地基承載力和減少路堤填筑后的不均勻沉降，對于淤泥等表層太軟地基，在利用砂井及其它深層處治方案之前，本方案可作為前期處理，以提高人員和機(jī)械設(shè)備在上面施工的可能性。當(dāng)設(shè)置層數(shù)較多時(shí)（分層設(shè)置于路堤內(nèi)部），不受地質(zhì)條件限制，但地基愈弱，其作用越明顯。

7、粒料樁。采用碎石、砂礫、廢渣、砂等散粒材料做樁料，如碎石樁、砂樁等。專用機(jī)械一般為震動(dòng)沉管機(jī)、水振沖器等。設(shè)置粒料樁后樁體與樁間土形成復(fù)合地基，粒料樁對地基土起置換、豎向排水及應(yīng)力集中作用，但不考慮它對地基土的擠密作用。此方法應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)嚴(yán)格控制粒料用量，如未達(dá)到設(shè)計(jì)用量應(yīng)復(fù)打補(bǔ)灌或在旁邊補(bǔ)樁一根。

8、輕質(zhì)路堤。適用于地基承載力能滿足設(shè)置輕質(zhì)路堤自重要求的地段。是利用輕質(zhì)材料作為路堤填料以減輕路堤自重、減小沉降并增大穩(wěn)定安全系數(shù)。我國常用的輕質(zhì)材料為粉煤灰，國外有采用專用泡沫塑料塊的。

9、反壓護(hù)道：是在路堤兩側(cè)或一側(cè)填筑一定寬度和一定高度的護(hù)道，利用力學(xué)平衡原理以確保路堤的穩(wěn)定。反壓護(hù)道施工宜與路堤同時(shí)填筑，分開填筑時(shí)，必須在路堤達(dá)到臨界高度前完成反壓護(hù)道的填筑。

10、預(yù)壓。適用于容許工后沉降標(biāo)準(zhǔn)較低或路堤填土高度不大的路段。在工期較緊、預(yù)壓時(shí)間較短時(shí)，也可利用超載預(yù)壓的方法來加速預(yù)壓期的沉降。預(yù)壓荷載常用路堤填筑材料，以節(jié)約投資。如果工期不緊，可以先填筑一部分或全部路堤，使地基經(jīng)過一段時(shí)間固結(jié)沉降，然后再補(bǔ)填足路堤和施工路面。

11、綜合處治。為同時(shí)解決沉降、穩(wěn)定問題或使處治作用更為有效，可考慮兩種或兩種以上處治措施進(jìn)行綜合處治。綜合處治的一般原則是：加速排水固結(jié)的措施與增加地基強(qiáng)度的措施相結(jié)合；地上、地面處治與地下處治相結(jié)合；應(yīng)避免兩措施施工上的干擾及作用上的相互抵消。

四、湖北××高速公路第五合同段采用的軟土地基處治方法

1、挖除換填。換填深度根據(jù)地基承載力要求而定，主要使用于水塘淤泥清淤換填；復(fù)耕時(shí)間較短的水塘里回填的虛土、雜土挖除換填；路基原地面局部軟土挖除換填。換填材料為合格素土、碎石土（如圖一所示）和石灰改性土。由于我單位在投標(biāo)過程中把碎石土的造價(jià)分?jǐn)偟秸麄€(gè)合同段的素土中，回填碎石土在業(yè)主那里無價(jià)可計(jì)，而我部各工區(qū)承擔(dān)的碎石土工程量和素土工程量比例不可能一致，造成管理困難，我部及時(shí)對所有回填碎石土進(jìn)行了申請變更為回填石灰改性土，為我單位規(guī)避了此方面的風(fēng)險(xiǎn)。其它明、暗構(gòu)造物基礎(chǔ)范圍，利用挖除換填砂礫墊層和變更為樁基（施工過程中發(fā)現(xiàn)軟基層厚度與設(shè)計(jì)出入較大，換填施工無法正常開展，后申請變更為樁基工程）。（圖一略）

2、設(shè)置透水墊層。采取了設(shè)置砂礫墊層和鋪設(shè)土工格柵相結(jié)合的處理方案。使用于較大范圍的軟土地基路堤部分，是在路堤底部地面上鋪設(shè)一層砂礫層，作用在軟土表層上，增加一個(gè)排水面，在填土過程中，隨路基填土自重荷載的增加，促使軟土地基排水固結(jié)，滲出的水就可以從砂墊層中排出，砂礫墊層采用0.5m厚砂礫，其下鋪設(shè)一層土工格柵，為確保排水通暢必須選用透水性良好的砂礫（如圖二所示）。

3、加固土樁。采用粉噴樁處理方案，使用于構(gòu)造物基礎(chǔ)和臺背處于軟基部分。處理范圍：圓管涵沿路線方向長度為圓管涵中線兩側(cè)各1.5米，與路中線垂直方向?yàn)閮蓚?cè)洞口鋪砌到洞口鋪砌范圍（如圖三所示）。處于軟基地段的所有明構(gòu)造物臺后15m范圍（基礎(chǔ)部位采取換填砂礫墊層和樁基工程）按圖示尺寸布置粉噴樁處理（如圖四所示），然后其上再鋪設(shè)土工格柵和設(shè)置砂礫墊層。（圖略）

五、軟基處治需注意事項(xiàng)

1.軟土地基施工應(yīng)安排在有利季節(jié)進(jìn)行，施工之前作好排水、降水工作，特別要求針對設(shè)計(jì)圖紙中標(biāo)明為軟基的地段，施工前應(yīng)采取切實(shí)有效的降水措施。

2.根據(jù)設(shè)計(jì)資料做好軟基地段地質(zhì)勘探工作，因?yàn)樵O(shè)計(jì)部門在設(shè)計(jì)時(shí)是針對整個(gè)線路的，勘探工作量非常大，不可能做的非常詳細(xì)，而施工單位施工的只是整個(gè)線路中的幾公里，軟基地段一般不會太長，有條件把勘探工作做詳細(xì)，所以進(jìn)行軟基處理之前應(yīng)做好地質(zhì)對比勘探工作，以確保軟基處理順利完成。我部在最初幾個(gè)構(gòu)造物基礎(chǔ)施工過程中，按照設(shè)計(jì)圖紙和“邊施工、邊觀察、邊分析”的原則進(jìn)行，但施工過程發(fā)現(xiàn)實(shí)際地質(zhì)與設(shè)計(jì)資料相差甚遠(yuǎn)，致使我們增加了投入和耽擱了部分工期。

3.針對設(shè)計(jì)資料和自己單位組織的軟基地段地質(zhì)勘探情況，結(jié)合當(dāng)?shù)氐夭暮捅締挝坏耐稑?biāo)報(bào)價(jià)情況作好處理方案分析，提出經(jīng)濟(jì)合理的變更方案上報(bào)監(jiān)理和業(yè)主單位，爭取為業(yè)主節(jié)約投資和為本單位爭取更大的經(jīng)濟(jì)效益。

4.軟土地基上的構(gòu)造物和土路基施工應(yīng)盡早進(jìn)行，在施工過程中應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)進(jìn)行合理的沉降和穩(wěn)定性觀測，并根據(jù)觀測結(jié)果指導(dǎo)路堤填筑和各路基區(qū)段竣工時(shí)間。針對構(gòu)造物部分，應(yīng)采取經(jīng)濟(jì)合理的措施進(jìn)行軟基處理后再行施工，而針對土路基部分，應(yīng)提前施工相應(yīng)處理方案的試驗(yàn)路段，以檢驗(yàn)設(shè)計(jì)的合理性和指導(dǎo)施工。

5.對構(gòu)造物臺背部位軟土地基的處理應(yīng)特別注重，因?yàn)椤皹蝾^跳車現(xiàn)象”也是公路質(zhì)量通病之一，對于橋頭部位，因?yàn)闃?gòu)造物砼結(jié)構(gòu)和臺后土地基、土路基不一致的沉降，極易導(dǎo)致“橋頭跳車”現(xiàn)象發(fā)生，如果構(gòu)造物處于軟土地基上，那就更加需要認(rèn)真對待，需要采取切實(shí)有效的處治方案。

6.軟基施工過程中應(yīng)認(rèn)真作好原始記錄、積累資料和不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，以提高軟基處治的施工技術(shù)水平。

六、結(jié)語

近些年來，隨著高等級公路的快速發(fā)展和軟基破壞這一質(zhì)量通病的出現(xiàn)情況和數(shù)量的增加，國內(nèi)已經(jīng)使用了許多新的軟土地基處治方法，特別是一些新的綜合處治方法，具有良好的軟基處理效果。在高等級公路施工中，特別是特殊路基施工方面需要交流、學(xué)習(xí)、總結(jié)和探討的施工技術(shù)確實(shí)很多，應(yīng)該加強(qiáng)從書本和向有經(jīng)驗(yàn)的同志進(jìn)行學(xué)習(xí)，及時(shí)交流、總結(jié)和探索相關(guān)路基施工技術(shù)，以提高處理路基施工中所遇難題的水平，從而提高企業(yè)在高等級公路行業(yè)的競爭能力。

參考文獻(xiàn)：

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4、《華東公路》

5、《施工技術(shù)》