摘 要：針對(duì)江蘇省沿江地區(qū)特殊的地形特征和土質(zhì)結(jié)構(gòu)，詳細(xì)分析該區(qū)域高速公路路基設(shè)計(jì)中應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注的問題，避免由于生搬硬套路基設(shè)計(jì)規(guī)范造成的高速公路質(zhì)量問題。為其他類似江蘇沿江地區(qū)地質(zhì)結(jié)構(gòu)區(qū)域的高速公路路基設(shè)計(jì)提供參考。

關(guān)鍵詞：沿江 路基 設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：U2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2013）04（b）-0062-02

長(zhǎng)江自西向東橫貫江蘇省境內(nèi)，分布于長(zhǎng)江南北的高速公路處于特殊的地理位置—— 長(zhǎng)江三角洲沖積平原，該區(qū)域平均填高為3～4 m，南岸多為粘土及粉性亞粘土，北岸多為粉砂性亞粘土。

鑒于其他省份沿江高速公路質(zhì)量問題頻發(fā)，給當(dāng)?shù)亟煌◣碇T多不便，影響當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展，增加政府基礎(chǔ)設(shè)施投資負(fù)擔(dān)，筆者結(jié)合江蘇省沿江高速公路的實(shí)際，對(duì)路基設(shè)計(jì)提出一些自己的見解。

1 軟土路基設(shè)計(jì)原則

軟土地基上公路路基的設(shè)計(jì)包括沉降計(jì)算、穩(wěn)定驗(yàn)算及其相應(yīng)的處治方法的設(shè)計(jì)；施工中的沉降與側(cè)向位移（穩(wěn)定）觀測(cè)的技術(shù)要求應(yīng)作為設(shè)計(jì)內(nèi)容。在進(jìn)行軟土路基設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)遵循以下原則[1]。

（1）路基在施工期間和使用期間應(yīng)是穩(wěn)定的，不因填筑荷載、施工機(jī)械和交通荷載的作用而引起破壞，也不應(yīng)給橋臺(tái)、涵洞、擋土墻等構(gòu)造物及沿線各種設(shè)施帶來過大的變形。（2）為避免路基沉降造成涵洞、擋土墻等構(gòu)造物變形破壞，應(yīng)首先考慮提前填筑路基，在其充分沉降后再修筑構(gòu)造物的方案。（3）為避免路面的變形破壞，以及連接橋梁、涵洞等構(gòu)造物的引道路基產(chǎn)生不均勻沉降，公路應(yīng)嚴(yán)格控制在規(guī)定年限內(nèi)的工后剩余沉降量。（4）在軟土層厚且沉降歷時(shí)較長(zhǎng)的地區(qū)及大范圍的軟土地區(qū)，有時(shí)很難使工后剩余沉降量控制在要求的范圍內(nèi)，或者雖能控制但極不經(jīng)濟(jì)時(shí)，則應(yīng)考慮設(shè)置橋頭搭板、鋪筑臨時(shí)性路面、加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)的分期修建方案。（5）在沒有一定厚度硬殼層的軟土地基上，不宜直接修筑填土高度小于2～2.5 m的低路基。這種低路基在交通荷載作用下，可使路面發(fā)生較大的不均勻沉降，特別是當(dāng)軟土地基不均勻，重型車輛交通量較大時(shí)，更加明顯。（6）為保證路基穩(wěn)定或控制工后剩余沉降，均需采取相應(yīng)的處理措施。在選擇處理措施時(shí)，應(yīng)考慮地基條件、公路條件及施工條件，尤其要考慮處理措施的特點(diǎn)、對(duì)地基的適用性和效果，以確定符合要求的處理措施。

2 常州至太倉(cāng)段路基設(shè)計(jì)分析

江蘇沿江高速公路常州至太倉(cāng)段工程曾獲得第七屆中國(guó)土木工程詹天佑獎(jiǎng)，是江蘇省“四縱四橫四聯(lián)”高速公路網(wǎng)的重要組成部分。整個(gè)工程起于武進(jìn)區(qū)湖塘鎮(zhèn)，止于江蘇與上海交界處的新瀏河，全長(zhǎng)134.67 km。路基寬度：董浜樞紐以西100.845 km四車道28 m，董浜樞紐以東33.825 km六車道35 m。該工程采用了多項(xiàng)新技術(shù)，進(jìn)行了一系列科技創(chuàng)新，例如“長(zhǎng)久性路面”，“瀝青上面層石料適應(yīng)性”等[2]。

江蘇省常州市至太倉(cāng)市路段位于長(zhǎng)江南岸，整個(gè)高速公路工程路基為軟土基。由于軟土具有高含水量、高液限、低密度、低強(qiáng)度、高壓縮性、低透水性，高靈敏度的特點(diǎn)，因此路基的穩(wěn)定性和沉降必須得到有效的控制。合理而有效地對(duì)這些軟土路基進(jìn)行設(shè)計(jì)成為建設(shè)高質(zhì)量、高標(biāo)準(zhǔn)公路的關(guān)鍵問題之一。以下分析常州至太倉(cāng)段高速公路在路基設(shè)計(jì)方面在筆者認(rèn)為可以采取的兩種做法。

（1）對(duì)江蘇沿江高速公路常州至太倉(cāng)段路基設(shè)計(jì)中應(yīng)充分考慮其地質(zhì)條件為軟土，因此在設(shè)計(jì)中應(yīng)采取對(duì)土基摻石灰以提高路基的強(qiáng)度。

根據(jù)研究，沿江地區(qū)公路路基工程中摻入石灰量為5%～8%為宜。一般將土中摻入了石灰石燒成的生石灰（CaO）或其水化反應(yīng)生成物（主要為Ca（OH）2）后稱為石灰土，經(jīng)粉碎、拌勻、壓實(shí)等工序后稱為石灰穩(wěn)定土。石灰穩(wěn)定土有以下特性：石灰對(duì)土中粘性產(chǎn)生塑化作用，使土塑性指數(shù)變小，在石灰作用下，土的塑限增大而液限減小，同時(shí)其極限收縮量變小。粉質(zhì)中液限粘土在摻灰2%、4%、6%、8%時(shí)的塑性表現(xiàn)及極限收縮情況如圖1，2所示。

灰土強(qiáng)度石灰的摻入量不成線性關(guān)系，即并非摻入的石灰越多，路基的強(qiáng)度越高。當(dāng)摻灰量超過最佳量之后多余石灰極低的摩阻能力反而使得強(qiáng)度下降。因此針對(duì)常州至太倉(cāng)段高速公路工程土基的勘察結(jié)果應(yīng)當(dāng)選擇合適的摻灰比以保證路基強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)數(shù)據(jù)，該段工程的摻灰量應(yīng)控制在6%～8%為宜。

另外，石灰穩(wěn)定土的強(qiáng)度還與固化時(shí)間和固化溫度等因素有關(guān)。具體關(guān)系如圖3，4所示。

需要說明的是，圖3中軟土摻入石灰后固化時(shí)間與強(qiáng)度之間的關(guān)系是在其他因素保持穩(wěn)定的情況下得出的，同理，圖4表示的關(guān)系也是只有溫度是變量的情況下得出的。常州至太倉(cāng)段高速公路的路基設(shè)計(jì)中應(yīng)充分將這兩幅圖展現(xiàn)的關(guān)系考慮進(jìn)去，選擇適宜的施工季節(jié)和正確的養(yǎng)護(hù)時(shí)間長(zhǎng)度。

（2）排水固結(jié)法。

排水固結(jié)法是對(duì)天然地基，或先在地基中設(shè)置砂井（袋裝砂井或塑料排水帶）等豎向排水體，然后利用建筑物本身重量分級(jí)逐漸加載；或在建筑物建造前在場(chǎng)地上先行加載預(yù)壓，使土體中的孔隙水排出，逐漸固結(jié)，地基發(fā)生沉降，同時(shí)強(qiáng)度逐步提高的方法。主要有以下幾種施工方法。

①堆載預(yù)壓法。

在建筑場(chǎng)地臨時(shí)堆填土石等，對(duì)地基進(jìn)行加載預(yù)壓，使地基沉降能夠提前完成，并通過地基土固結(jié)提高地基承載力，然后卸去預(yù)壓荷載建造建筑物，以消除建筑物基礎(chǔ)的部分均勻沉降。

一般情況是預(yù)壓荷載與建筑物荷載相等，但有時(shí)為了減少再次固結(jié)產(chǎn)生的障礙，預(yù)壓荷載也可大于建筑物荷載，一般預(yù)壓荷載的大小約為建筑物荷載的1.3倍，特殊情況則可根據(jù)工程具體要求來確定。

為了加速堆載預(yù)壓地基固結(jié)速度，常與砂井法同時(shí)使用，稱為砂井堆載預(yù)壓法。沙井法適用于滲透性較差的軟弱粘性土，對(duì)于滲透性良好的砂土和粉土，無需用砂井排水固結(jié)處理地基；含水平夾砂或粉砂層的飽和軟土，水平向透水性良好，不用砂井處理地基也可獲得良好的固結(jié)效果。

②真空預(yù)壓法。

真空預(yù)壓指的是砂井真空預(yù)壓。即在粘土層上鋪設(shè)砂墊層，然后用薄膜密封砂墊層，用真空泵對(duì)砂墊及砂井進(jìn)行抽氣，使地下水位降低，同時(shí)在地下水位作用下加速地基固結(jié)。亦即真空預(yù)壓是在總壓力不變的條件下，使孔隙水壓力減小、有效應(yīng)力增加而使土體壓縮和強(qiáng)度增長(zhǎng)。

③降水預(yù)壓法。

即用水泵抽出地基地下水來降低地下水位，減少孔隙水壓力，使有效應(yīng)力增大，促進(jìn)地基加固。降水預(yù)壓法特別適用于飽和粉土及飽和細(xì)砂地基。

④電滲排水法。

即通過電滲作用可逐漸排出土中水。在土中插入金屬電極并通以直流電，由于直流電場(chǎng)作用，土中的水從陽(yáng)極流向陰極，然后將水從陰極排除，而不讓水在陽(yáng)極附近補(bǔ)充，借助電滲作用可逐漸排除土中水。在工程上常利用它降低粘性土中的含水量或降低地下水位來提高地基承載力或邊坡的穩(wěn)定性。

目前的實(shí)際應(yīng)用中，降水預(yù)壓法和電滲排水法使用得較少。

根據(jù)施工條件及各方面因素的成熟度，常州至太倉(cāng)段高速公路在設(shè)計(jì)之初亦可考慮運(yùn)用排水固結(jié)法來提高路基強(qiáng)度，防止工程建成后出現(xiàn)因沉降而導(dǎo)致的路面開裂等狀況。

3 結(jié)語(yǔ)

高速公路是帶動(dòng)我國(guó)各地經(jīng)濟(jì)均衡快速發(fā)展的重要橋梁，隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快及國(guó)家大力發(fā)展經(jīng)濟(jì)，高速公路建設(shè)在我國(guó)每年都成倍增加。而由于我國(guó)地緣遼闊，地形地貌和地質(zhì)結(jié)構(gòu)差異性較大，因此無法將某一套設(shè)計(jì)方案應(yīng)用于所有高速公路，文章選取曾獲得第七屆中國(guó)土木工程詹天佑獎(jiǎng)的常州至太倉(cāng)段高速公路工程路基設(shè)計(jì)這個(gè)特定的對(duì)象，重點(diǎn)分析了該工程所處區(qū)域的地質(zhì)條件，因地制宜地提出了路基設(shè)計(jì)方案中應(yīng)該注意的問題。雖然該工程已建成，但針對(duì)該區(qū)域軟土基的分析以及提出的解決方案能夠?yàn)槠渌愃频刭|(zhì)條件的高速公路工程路基設(shè)計(jì)提供參考，具有一定的理論和實(shí)用價(jià)值。

文章僅為筆者從業(yè)多年來的部分經(jīng)驗(yàn)和自己將理論與實(shí)踐結(jié)合的想法，能夠從理論層面為軟土基區(qū)域高速公路路基設(shè)計(jì)打開一些思路，相信今后在所有高速公路從業(yè)人員的共同努力之下將我國(guó)高速公路的設(shè)計(jì)和建設(shè)水平提高至國(guó)際領(lǐng)先地位。

參考文獻(xiàn)

[1]袁照杰.公路工程中軟土路基設(shè)計(jì)與處理的探討[J].廣東科技，2012，1.

[2]周應(yīng)華，繆勝林，楊有輝.關(guān)于公路軟土路基設(shè)計(jì)中幾個(gè)問題的探討[J].交通標(biāo)準(zhǔn)化，2007，12.