高速公路軟土路基處理方法概述

練健雄

摘要：本文通過對軟土路基各種處理方法的工作原理介紹，同時對清淤換填、塑料排水板+堆載預(yù)壓、袋裝砂井、水泥攪拌樁、高強度預(yù)應(yīng)力砼管樁、強夯法、拋石擠淤等處理方法的適用性、工期長短、經(jīng)濟性進行對比分析，并結(jié)合某在建高速公路軟土路基處理實例，綜合論述了高速公路軟土路基各種處理方法。在高速公路軟土路基處理過程中，應(yīng)當根據(jù)工程特點，選擇合適、經(jīng)濟的處理方法。

關(guān)鍵詞：高速公路；軟土路基；處理方法

1 引言

1.1軟土路基工程特點

軟土路基主要表現(xiàn)為淤泥及淤泥質(zhì)土，主要由淤泥、淤泥質(zhì)土、沖填土、雜填土或其他高壓縮性土層構(gòu)成的地基。軟土具有壓縮性高、含水量大、孔隙比大、透水性較差、抗剪切強度極低等特點，由于地基需要承受土方及車輛荷載作用，軟土的工程特性不能滿足承載能力要求，由于軟土需要長時間進行固結(jié)，且軟土路基沉降穩(wěn)定的時間較長，多條位于軟土區(qū)的高速建設(shè)及通車運營情況表明，如果軟基處理不當，通車后將會帶來橋臺跳車、路基失穩(wěn)、橋臺破壞、路面開裂等病害。

在高速公路路網(wǎng)體系布局中，常需經(jīng)過軟土地區(qū)，因此，在不同地區(qū)，根據(jù)工程特點選擇合適的軟基處理方法。必須以實用、經(jīng)濟的方法對軟土進行處理，才能夠滿足要求，選擇合適的處理方法至關(guān)重要，

1.2軟土路基處理原則

1.處理方法適應(yīng)工期要求的原則

常規(guī)方法如堆載預(yù)壓、清淤換填、真空預(yù)壓等方法受時間與氣候條件限制較大，在考慮軟基處理方法時，必須結(jié)合擬建項目的工期綜合考慮，選擇適應(yīng)工期要求的處理方法。

2.經(jīng)濟適用原則

工程技術(shù)措施不但要體現(xiàn)技術(shù)先進性，同時也需要考慮技術(shù)措施的經(jīng)濟性，軟土地基的不同處理方法造價也不盡相同，有些地區(qū)軟土深度較深，有些地區(qū)軟土深度較淺，技術(shù)方案選擇時需要結(jié)合工程實際情況進行考慮，避免閉門空想。要結(jié)合實際地質(zhì)勘探情況進行計算分析決策。應(yīng)當選擇技術(shù)先進、經(jīng)濟適用的技術(shù)措施。

3.方便實施的原則

在設(shè)計單位選擇軟土地基處理方案，需要結(jié)合項目周邊環(huán)境進行考慮，比如碎石材料緊缺地區(qū)，避免采用碎石樁進行軟基處理?；蛘咴谑媳容^豐富的地區(qū)，如條件合適，可以考慮拋石擠淤的方案進行處理。如軟土路基處理方案不能結(jié)合項目條件，后期實施過程會出現(xiàn)很多困難，從而降低處理方案的效果。

2 軟土路基處理

1.清淤換填

顧名思義，清淤換填就是清除路基范圍內(nèi)的淤泥，再換填透水性好，強度高的材料，一般采用砂或者石屑進行換填。也可以采用石灰土等材料進行換填。該方法的主要特點是施工速度相對較快，對工期影響較小，但是如果軟土分布較深，采用該方法則不經(jīng)濟，因為換填深度過深，則容易塌方和積水，一般清淤換填處理軟土深度在3m以內(nèi)則相對經(jīng)濟。

2.塑料排水板+堆載預(yù)壓

將帶狀塑料排水板用插板機將其插入軟弱土層中，組成垂直和水平排水體系，然后在地基表面堆載，土中孔隙水沿塑料板的溝槽上升逸出地面，從而可加速軟土的沉降，使地基得到壓密。其特點是：板單孔過水面積大，排水暢通；質(zhì)量輕，強度高，耐入性好；其排水溝橫截面不易因受土壓力作用而壓縮變形；用機械埋設(shè)，效率高，運輸省，管理簡單；特別用于大面積超軟弱地基土上進行機械化施工，可縮短地基加固周期，加固效果與袋裝砂井相同，承載力可提高70%～100%，經(jīng)100d，固結(jié)度可達到80%；加固費用比袋裝砂井節(jié)省10%左右。但相對工期要求較緊的項目，塑料排水板堆載預(yù)壓時間過長，不利于控制工期。

3.袋裝砂井

袋裝砂井是用透水型土工織物長袋裝砂礫石，設(shè)置在軟土地基中形成排水砂柱，以加速軟土排水固結(jié)的地基處理方法，其原理與塑料排水板類似，通過上部堆載，擠壓土體，土中空隙水通過砂井排出路基，同時達到固結(jié)土體的目的。工期也同樣要求較長，相對需要嚴格控制工期的項目，則不建議采用。

4.水泥攪拌樁

水泥攪拌樁是利用水泥作為固化劑的主劑，是軟基處理的一種有效形式，利用攪拌樁機將水泥噴入土體并充分攪拌，使水泥與土發(fā)生一系列物理化學(xué)反應(yīng)，使軟土硬結(jié)而提高基礎(chǔ)強度。軟土基礎(chǔ)經(jīng)處理后，加固效果顯著，可很快投入使用。適用于處理淤泥、淤泥質(zhì)土、泥炭土和粉土土。水泥攪拌樁按材料噴射狀態(tài)可分為濕法和干法兩種。濕法以水泥漿為主，攪拌均勻，易于復(fù)攪，水泥土硬化時間較長；干法以水泥干粉為主，水泥土硬化時間較短，能提高樁間的強度，但攪拌均勻性欠佳，很難全程復(fù)攪。

5.高強度預(yù)應(yīng)力砼管樁

管樁復(fù)合地基在豎向荷載的作用下，加載初期褥墊層發(fā)生一定的彈性變形，為管樁提供一向上刺入量，將荷載分別傳給管樁和樁間土。由于樁間土較管樁變形模量小，首先產(chǎn)生一定的壓縮對樁間土產(chǎn)生壓應(yīng)力，而壓應(yīng)力通過樁體四周的土體對樁產(chǎn)生側(cè)摩擦力。按照力的相互作用原理可知，該側(cè)摩擦力對樁體四周的土體產(chǎn)生了一個向上的反作用力，使得樁間土的承載力得到提高，隨著荷載的逐步增加，墊層材料不斷調(diào)整，將所傳來的大部分荷載傳至管樁上，將小部分荷載傳給樁間土，使管樁與樁間土永遠共同參與工作在加載過程中，樁土應(yīng)力比其實并不是一個常數(shù)，而是隨著荷載的增加，樁土應(yīng)力比也逐漸增大 這是因為管樁的變形模量大，沉降小，樁間土變形模量小，變形較大，而這中間正是褥墊層的存在，使荷載逐步向樁體集中。此外，由于管樁的擠密效應(yīng)以及管樁在軟土中架構(gòu)起骨骼的作用，使土體側(cè)向位移得到一定控制，這些都將提高土體的承載力。

6.強夯法

強夯法指的是為提高軟弱地基的承載力，用重錘自一定高度下落夯擊土層使地基迅速固結(jié)的方法。利用起吊設(shè)備，將10～40噸的重錘提升至10～40米高處使其自由下落，依靠強大的夯擊能和沖擊波作用夯實土層。強夯法主要用于砂性土、非飽和粘性土與雜填土地基。對非飽和的粘性土地基，一般采用連續(xù)夯擊或分遍間歇夯擊的方法；并根據(jù)工程需要通過現(xiàn)場試驗以確定夯實次數(shù)和有效夯實深度?，F(xiàn)有經(jīng)驗表明：在100～200噸米夯實能量下，一般可獲得3～6米的有效夯實深度。

7.拋石擠淤

拋石擠淤是軟弱地基處理的一種方法，在路基底從中部向兩側(cè)拋投一定數(shù)量的碎石，將淤泥擠出路基范圍，以提高路基強度。所用碎石宜采用不易風化的大石塊兒，尺寸一般不小于0.3m。

拋石擠淤法施工簡單、迅速、方便。適用于常年積水的洼地，排水困難，泥炭呈流動狀態(tài)，厚度較薄，表層無硬殼，片石能沉達底部的泥沼或厚度為3-4m的軟土；在特別軟的地面上施工由于機械無法進入，或是表面存在大量積水無法排出時；適用于石料豐富，運距較短的情況。

3 軟基路基處理工程實例

3.1新臺高速南延線工程簡介

廣東新臺高速公路南延伸線工程T合同段位于臺山市斗山鎮(zhèn)，起點樁號K60+110，終點樁號K65+827.504，路線全長5.717公里，主要施工內(nèi)容為軟土路基約3.45公里，大橋410米/2座，中橋504.8米/8座，涵洞23道，斗山、中和（樞紐）互通式立交2處，瀝青混凝土路面工程等。全線采用設(shè)計時速100公里/小時的雙向四車道高速公路技術(shù)標準，路基寬度24.5米。橋梁與路基同寬。

3.2新臺高速南延線軟基處理方法

本項目軟土主要分布在農(nóng)田、魚塘等路段，軟土分布較集中且埋深淺、厚度小。為了不遺漏可能存在的軟土盲區(qū)，進場平整場地后在詳勘的基礎(chǔ)上進行補充勘察，以探明軟土層的空間分布情況。根據(jù)地質(zhì)勘探資料顯示，軟土路基路線內(nèi)的不良地質(zhì)主要為砂土液化，特殊性巖土主要有軟土。由于本工程路基段處于軟土和局部處于可砂土液化之上，從路基穩(wěn)定考慮，軟土對本項目的影響是從建設(shè)一開始就存在的，而可液化砂土是一種潛在的可能，是在震動條件下產(chǎn)生的，是偶然的，軟土是影響路基安全穩(wěn)定的主要因素，因此，在選擇設(shè)計方案時，優(yōu)先考慮對軟土的處理，處理方案及措施以處理軟土為主，兼顧砂土液化。

1.軟基換填

換填深度及換填材料按設(shè)計要求施工，換填采用機械振動碾壓，并盡可能利用石屑、碎石土、碎石、中粗砂等水穩(wěn)性好的材料作為換填材料。換填徹底，不得留有軟土或軟弱土層，當縱向上與其它處理區(qū)銜接時，應(yīng)設(shè)置過渡區(qū)，過渡區(qū)先進行打樁處理，然后進行換填處理。換填區(qū)的地下水位較高時，應(yīng)加強排水措施。挖除的軟土和泥炭土將用于綠化用土和復(fù)耕，閑置時棄于指定的臨時棄土場，并做好防護。

對于魚塘區(qū)施工，應(yīng)先在用地范圍內(nèi)修好臨時圍堰，并將圍堰內(nèi)的水抽干，清除表層淤泥并曬干后填土。臨時圍堰采用粘性土修筑。

2.塑料排水板

塑料排水板采用插板機打設(shè)，采用振動法施工。放樣時按路線橫向S、縱向0.866S布置塑料排水板（S為砂井間距），并注意按等三角形布置。如圖4-4。

（1）施工步驟：整平原地面→攤鋪下層砂墊層→機具就位→塑料排水板穿靴→插人套管→打入至設(shè)計標高→拔出套管→割斷塑料排水板（檢查、記錄驗收合格后）→機具移位→攤鋪上層砂墊層。

（2）塑料排水板不可搭接。

3.高強度預(yù)應(yīng)力管樁

（1）管樁施工采用錘擊法和靜壓法施工；

（2）施工順序原則：從中間向外側(cè)施打；在橋臺處時，由靠近橋臺的一側(cè)開始由近及遠的施打；間隔跳打。

（3）靜壓樁控制標準：采用終壓值和樁長進行雙控，以標高控制為主，送樁壓力為輔。

（4）錘擊樁控制標準：采用終壓值和樁長進行雙控，以進入樁端持力層2m，最后貫入度小于20mm/10擊為控制標準。當貫入度未能達到設(shè)計要求，而樁底標高已達到設(shè)計標高，繼續(xù)送樁，直至貫入度滿足設(shè)計要求。

4 結(jié)語

本文通過對軟土路基處理方法的綜合論述，對比了不同軟土路基處理方法的特點，并說明不同處理方法的局限性。工程技術(shù)發(fā)展日新月異，新材料與新技術(shù)將不斷涌現(xiàn)，工程技術(shù)是處于不斷進步和發(fā)展中的。

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