高速公路軟土路基處治技術(shù)研究

鄧永華

(貴州科達(dá)公路工程咨詢監(jiān)理有限公司)

1 軟土工程特性概述

(1)軟土含水量高、孔隙比大。在公路工程項(xiàng)目建設(shè)中，軟土大多呈軟塑或者是半流塑的狀態(tài)，軟土的含水量常在30%以上，孔隙比多為1～2，較高的含水量與較大的孔隙比也決定了軟土的抗剪強(qiáng)度較低，而壓縮性較大。因此，對(duì)公路工程軟土路基進(jìn)行處理，必須采取適當(dāng)?shù)拇胧┙档蛙浲梁?，以提高軟土路基的?qiáng)度，改善路基變形特性。

(2)透水性較差。軟土路基的滲透系數(shù)基本上在10-6～10-8之間，透水性很差，因此路基的固結(jié)速度較慢，特別是如果軟土路基中的有機(jī)質(zhì)含量較高，會(huì)由于氣泡堵塞滲流通道，導(dǎo)致軟土路基出現(xiàn)沉降周期較長(zhǎng)的問(wèn)題。

(3)軟土路基的抗剪強(qiáng)度較低。軟土路基的抗剪強(qiáng)度非常低，而且與排水固結(jié)有著直接的關(guān)系，在不排水固結(jié)條件下，軟土路基內(nèi)摩擦角接近為0，而內(nèi)聚力一般為20～25 kPa，如果路基能夠排水固結(jié)，路基的強(qiáng)度將會(huì)產(chǎn)生較大的變化，而且固結(jié)速率越快，強(qiáng)度增加也就越大。

(4)壓縮性較大。軟土路基的壓縮系數(shù)大約在0.5～1.5 MPa-1，甚至可以達(dá)到4.5 MPa-1，壓縮指數(shù)約為0.35～0.75，壓縮性較大，導(dǎo)致欠固結(jié)狀態(tài)的軟土路基在荷載作用下會(huì)產(chǎn)生較大的沉降。

(5)具有明顯的結(jié)構(gòu)性與流變性。軟土路基的靈敏度一般較高，這也就決定了在軟土路基的施工處理上，很容易出現(xiàn)土體的變形，降低軟土路基的強(qiáng)度;而且軟土路基還具有明顯的流變性，在主固結(jié)沉降完成之后還有可能產(chǎn)生次固結(jié)沉降。

2 公路工程軟土路基施工處理技術(shù)

(1)碾壓及夯實(shí)處理。碾壓與夯實(shí)是公路工程路基施工階段軟土路基處理、加固最直接、最有效的處理手段，通過(guò)碾壓以及夯實(shí)等外部荷載的作用，起到減小軟土路基土層孔隙體積、提高密實(shí)度、降低土體壓縮性的目的?，F(xiàn)階段我國(guó)常用的碾壓以及夯實(shí)處理軟土路基施工工藝主要有重錘夯實(shí)以及強(qiáng)夯等施工技術(shù)。重錘夯實(shí)法通過(guò)將質(zhì)量在15 kN以上的夯錘提到一定高度(2.5～4.5 m)，然后使錘自由落下，通過(guò)反復(fù)夯擊起到加固路基的目的，在增加土體的相對(duì)密實(shí)度，控制土體的不均勻性方面優(yōu)勢(shì)明顯。強(qiáng)夯法也就是動(dòng)力固結(jié)法，通過(guò)采用起重機(jī)械將80～300 kN的夯錘起吊到6～30 m高度后，自由落下，產(chǎn)生強(qiáng)大的夯擊能，對(duì)路基進(jìn)行強(qiáng)力夯實(shí)，進(jìn)而起到提高承載力、降低土體壓縮性的目的，具有處理效果好、成本低的特點(diǎn)。

(2)換土墊層法。換土墊層法主要是通過(guò)將公路軟土路基一定深度范圍以內(nèi)的軟弱土層部分或全部挖除，換填中(粗)砂、碎(卵)石、灰土、素土、礦渣等墊層材料來(lái)對(duì)路基進(jìn)行處理。主要適用于淤泥、淤泥質(zhì)土、濕陷性黃土、素填土、雜填土等不良路基的處理，處理的深度一般在3 m以內(nèi)，在換填以后通過(guò)機(jī)械碾壓至規(guī)定的壓實(shí)度，即可完成對(duì)軟土路基的處理。

(3)排水固結(jié)法。采用排水固結(jié)法處理軟土路基，主要是將路基內(nèi)部的水分排除，現(xiàn)階段在公路工程施工中，應(yīng)用較多的排水固結(jié)方法主要有堆載預(yù)壓法、砂井預(yù)壓法、塑料排水板預(yù)壓、真空預(yù)壓以及降水預(yù)壓等幾種處理手段，其中應(yīng)用較多的主要是堆載預(yù)壓與砂井預(yù)壓兩種方法。堆載預(yù)壓通過(guò)用與設(shè)計(jì)荷載一致的砂袋等堆壓在天然地基上加速路基的固結(jié)沉降，待地基承載力、變形達(dá)到設(shè)計(jì)預(yù)期要求后，將預(yù)壓荷載撤除，施工處理造價(jià)低，但是處理周期較長(zhǎng)。砂井預(yù)壓法通過(guò)采用袋裝砂井作為豎向排水體，在軟土路基內(nèi)部形成暢通的排水通道，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)路基的固結(jié)加固，施工簡(jiǎn)便、處理效果好。

(4)振密擠密施工處理。振密擠密主要是通過(guò)振沖器成孔并添加填料，形成擠密樁來(lái)完成軟土路基的加固處理，主要有灰土擠密樁、砂樁、石灰樁等幾種形式。其中，擠密砂樁應(yīng)用較多，主要是用于處理松散砂土、粉土、粘性土、素填土、雜填土等軟土路基，同時(shí)也可用于處理可液化的路基，通過(guò)大直徑的密實(shí)砂柱體完成路基的加固。

(5)置換及拌入施工。這種施工處理方式主要有粒料樁、深層攪拌樁以及水泥粉煤灰碎石樁等幾種施工處理方式。其中，粒料樁主要是通過(guò)采用振沖置換法或者是振動(dòng)沉管法成孔進(jìn)行施工，通過(guò)添加具有一定的級(jí)配的碎石等粒料提高路基強(qiáng)度;深層攪拌法主要是采用采用水泥漿、水泥粉或石灰粉，外摻一定的添加劑通過(guò)與路基土強(qiáng)制就地?cái)嚢?，將軟土路基硬結(jié)成為具有整體性、水穩(wěn)定性、較低滲透性和一定強(qiáng)度的復(fù)合土樁;水泥粉煤灰碎石樁(CFG樁)主要適用于處理深度較深的軟土路基，通過(guò)將碎石、石屑、砂、粉煤灰摻水泥加水拌和，形成具有一定強(qiáng)度樁體來(lái)改善軟土路基的承載力，對(duì)于深度較大的軟土路基具有較好的處理效果。

3 軟土路基變形的監(jiān)測(cè)

(1)地表豎向位移監(jiān)測(cè)。對(duì)于地表豎向位移監(jiān)測(cè)主要采用沉降板進(jìn)行檢測(cè)，主要通過(guò)對(duì)地表沉降量進(jìn)行測(cè)量來(lái)控制路基沉降，特別是在施工中通過(guò)地表豎向位移數(shù)據(jù)來(lái)調(diào)整路基填土的施工速率，并預(yù)測(cè)后期的沉降情況，同時(shí)確定預(yù)壓的卸載時(shí)間以及路上結(jié)構(gòu)物或者是路面結(jié)構(gòu)的施工時(shí)間。在路基施工過(guò)程中，一般控制標(biāo)準(zhǔn)為確保路基中心線地面沉降速率不超過(guò)1.5 cm/d，并確保容許工后沉降量滿足技術(shù)規(guī)范要求。

(2)地表水平位移量與隆起量監(jiān)測(cè)。這一項(xiàng)目監(jiān)測(cè)主要是采用位移觀測(cè)邊樁進(jìn)行監(jiān)測(cè)，主要目的是為了對(duì)公路路基的穩(wěn)定性進(jìn)行管理，確保公路路基施工安全與穩(wěn)定，一般控制路基坡腳的水平位移速率不超過(guò)0.8 cm/d。

(3)路基土體分層水平位移量。路基土體分層水平位移量的監(jiān)測(cè)主要是采用側(cè)斜管，監(jiān)測(cè)的目的也主要是確保公路路基的穩(wěn)定性，通過(guò)對(duì)路基土體各分層位移量的檢測(cè)，預(yù)測(cè)分析路基土體發(fā)生剪切破壞的可能性及具體部位，進(jìn)而采取措施進(jìn)行相應(yīng)的預(yù)處理。

4 結(jié)語(yǔ)

在高速公路項(xiàng)目建設(shè)中，穿過(guò)軟土地區(qū)的情況非常常見(jiàn)，為了確保高速公路項(xiàng)目建設(shè)質(zhì)量，必須對(duì)軟土路基補(bǔ)強(qiáng)加固施工處治加強(qiáng)管理。這就要求項(xiàng)目建設(shè)管理部門、設(shè)計(jì)部門以及監(jiān)理、施工部門，在高速公路軟土路基施工處理過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)根據(jù)軟土路基的軟土特性、軟土路基的分布范圍以及厚度，有針對(duì)性的選擇技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理的施工技術(shù)方案，不斷提高公路軟土路基的施工處理質(zhì)量，確保高速公路路基的堅(jiān)實(shí)穩(wěn)定。

［1］ 李平，陳立群.石擠淤在軟土地基處理中的應(yīng)用［J］.湘潭師范學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2009，(6).

［2］ 席培勝，劉松玉.水泥土深層攪拌法加固軟弱地基新技術(shù)研究［J］.施工技術(shù)，2006，(1).