高速公路軟基處理方法應(yīng)用研究

赫 立

（蘇交科集團(tuán)股份有限公司 210019）

高速公路軟基處理方法應(yīng)用研究

赫 立

（蘇交科集團(tuán)股份有限公司 210019）

本文詳細(xì)闡述軟土地基的工程性質(zhì)以及處理方法，包括換土墊層法、擠淤置換法、強(qiáng)夯置換法、石灰樁法等，并分析了各種方法的適用條件。研究試驗(yàn)路段軟基處理方案，并對(duì)軟基處理結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)。

0 緒論

近年來，我國高速公路網(wǎng)絡(luò)日益完善，高速公路的建設(shè)也由經(jīng)濟(jì)較為發(fā)達(dá)的沿海地區(qū)像內(nèi)陸地區(qū)發(fā)展，由地勢較為平坦的平原地區(qū)像西部山區(qū)發(fā)展。高速公路的建設(shè)不斷突破地域條件的限制，隨之而來的是大量丞待解決的工程實(shí)際問題。在高速公路路基施工中，經(jīng)常會(huì)因?yàn)楣愤x線的限制而穿越一些工程性質(zhì)不良的軟土地帶，軟弱地基主要由一些壓縮性較高的土層構(gòu)成，例如雜填土、淤泥質(zhì)土以及淤泥等。這些土層工程性質(zhì)極不穩(wěn)定，沉降量大，壓縮性高，道路建設(shè)時(shí)必須對(duì)這些土進(jìn)行特殊處理，若處理不當(dāng)將會(huì)降低道路質(zhì)量甚至引起道路破壞。因此有必要對(duì)高速公路軟基處理方案進(jìn)行實(shí)用性研究，以求降低工程造價(jià)，延長道路使用時(shí)間。

1 軟土定義及工程性質(zhì)

軟土主要由一些天然含水量高、承載能力差，壓縮性較高的淤泥沉積物和少量腐殖質(zhì)土組成的工程性質(zhì)特殊的土。軟土地基承載力很低，由于其緩慢的排水固結(jié)會(huì)造成地基不均勻沉降，引起路基變形甚至軟土擠出，造成道路破壞。對(duì)于高速公路和鐵路建設(shè)，地基承載力和變形必須滿足工程設(shè)計(jì)要求，對(duì)于達(dá)不到使用要求的軟土必須經(jīng)過人工加固補(bǔ)強(qiáng)，不同地區(qū)的軟土地基要根據(jù)工程特性選用合適的處理方法。

2 軟土地基處理方法分類

地基處理的目的是改善地基條件，提高土體壓縮性、剪切性以及透水性。軟土地基處理方法按處理目的可分為兩大類，即穩(wěn)定處理和沉降處理。穩(wěn)定處理主要是控制土體發(fā)生剪切變形，即防止地基因荷載作用而發(fā)生隆起或流動(dòng)變形。增加土體抗滑阻力，提高土體強(qiáng)度。沉降處理主要是加速地基固結(jié)沉降，減小地基總沉降量。按處理方法可分為固結(jié)排水、表層處理、置換、夯實(shí)及擠密等。常用的軟土地基處理方法的原理介紹如下。

①換土墊層法

換土墊層法適用于各種軟弱土及山地不良地基的淺層處理，其原理是以性能穩(wěn)定、強(qiáng)度較高、壓縮性較小的碎石、砂、煤渣、灰土等材料替代原有的埋深較淺的軟弱土及不良土進(jìn)行地基分層充填，并輔以人工或機(jī)械方法對(duì)土層進(jìn)行分層夯實(shí)、壓實(shí)，直到密實(shí)度達(dá)到要求，形成良好的人工地基。

②擠淤置換法

處理厚度較小的淤泥地基常采用換淤置換法，其原理是借助壓載、振動(dòng)、強(qiáng)夯等外力以及換填材料自重，迫使軟弱層遭受破壞，被強(qiáng)制擠出，從而達(dá)到換填處理的目的。

③強(qiáng)夯置換法

處理人工填土、粘性土和淤泥質(zhì)土地基時(shí)常采用強(qiáng)夯置換法，使用的主要材料是碎石和礦渣等，使用的主要機(jī)械設(shè)備是夯錘、起重設(shè)備、脫鉤裝置及運(yùn)輸裝卸機(jī)械等。其原理是填筑碎石的同時(shí)輔以強(qiáng)夯，在地基中形成碎石墩體，由碎石墩、墩間土以及碎石墊層形成復(fù)合地基，以提高地基承載力、減少沉降。

④石灰樁法

處理雜填土、軟黏土地基時(shí)常采用石灰樁法，使用的主要材料是生石灰，使用的主要設(shè)備是打樁機(jī)或洛陽鏟成孔。原理是在軟弱地基中通過機(jī)械或人工成孔，并向孔內(nèi)填筑生石灰或其他摻合料，通過石灰吸水膨脹、離子交換以及放熱來改善樁周土的物理力學(xué)性質(zhì)，形成復(fù)合地基，達(dá)到提高地基承載力的目的。

⑤加載預(yù)壓法

處理軟粘土、泥炭土、粉土、雜填土地基時(shí)常采用加載預(yù)壓法，使用的主要堆載材料為土石方，墊層材料則采用級(jí)配較好的中粗砂。使用的主要機(jī)械設(shè)備為運(yùn)輸、裝卸設(shè)備，靜壓沉管機(jī)械、動(dòng)力螺旋鉆機(jī)，塑料排水帶插板機(jī)等。原理是利用預(yù)壓荷載或建筑物自重完成地基土的壓密、固結(jié)，提高地基承載力，為加速土體固結(jié)，縮短土體排水固結(jié)的排水距離，通常在地基中設(shè)置豎向排水通道，常用形式有普通砂井、塑料排水板、袋裝砂井等。

3 軟土地基試驗(yàn)路段處理

①袋裝砂井

試驗(yàn)路段1的軟土地基采用袋裝砂井處理，砂井直徑0.08m，間距1.2m，按等邊三角形的形狀布置，砂井總長 12m。施工時(shí)，要求地面碾壓處理達(dá)到施工標(biāo)準(zhǔn)，在土拱上鋪設(shè)0. 4m厚級(jí)配良好的中、粗礫砂砂墊層，且不含垃圾、有機(jī)質(zhì)等雜質(zhì)，含泥量也不可大于5%。砂袋要求灌砂飽滿，充填密實(shí)，扎緊袋口。砂袋堆放在室外時(shí)應(yīng)有遮蓋，不能長時(shí)間暴曬，防止砂袋老化。

②塑料排水板

試驗(yàn)路段2的軟土地基采用塑料排水板加固，按等邊三角形布置，間距1. 2m，板長10. 0m。施工時(shí)，要求地面碾壓處理達(dá)到施工標(biāo)準(zhǔn)，在土拱上鋪設(shè)0. 4m厚級(jí)配良好的中、粗礫砂砂墊層，且不含垃圾、有機(jī)質(zhì)等雜質(zhì)，含泥量也不可大于5%。

③碎石樁

試驗(yàn)路段2的軟土地基采用碎石樁加固，樁徑0. 4m，按等邊三角形布置，間距1m，樁長10. 0m，樁頂鋪設(shè)0.4m厚碎石墊層。碎石樁采用的碎石應(yīng)為軋制碎石或未風(fēng)化的干凈礫石，且含泥量一般不得大于 10%。碎石樁必須為中密或以上狀態(tài)，振密碎石樁必須符合設(shè)計(jì)要求。

4 軟土地基處理結(jié)果評(píng)價(jià)

本次試驗(yàn)路段軟土地基處理基本達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，但采用砂樁、碎石樁處理軟土地基的成本偏高，且較難保證施工質(zhì)量和工程性能，所以，在有更好的選擇前提下應(yīng)盡量避免使用此種方法。對(duì)于軟土較深、較為松軟的地基，且上部荷載較大的情況下，則應(yīng)避免使用排水固結(jié)法結(jié)合預(yù)壓。當(dāng)樁長較大時(shí)，可以考慮在樁基礎(chǔ)工程中大量應(yīng)用剛性樁，并與設(shè)橋方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較，以確定合理可靠的措施。由于在路基橫斷面上沉降變形不同，對(duì)于各種不同的地基處理方法，在路肩與路基坡腳之間可采用比路基中心增大間距或減少深度的過渡處理方法，減少不必要的地基處理費(fèi)用，進(jìn)一步優(yōu)化地基處理方案。

5 結(jié)論

在公路軟土地基處理中存在著大量丞待解決的問題，但隨著我國工程技術(shù)的進(jìn)步和不斷發(fā)展，各種新型材料和加固技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，軟土地基的處理技術(shù)勢必會(huì)日趨完善。軟土地基處理方法雖然多樣，但每種方法都兼具利弊，其中也不乏兼有幾種處理效果的方法。選用處理方法時(shí)，一定要結(jié)合軟土地基的工程實(shí)際，充分考慮造價(jià)及施工難易程度，綜合比較選擇，利用不同處理方法的優(yōu)點(diǎn)，施工時(shí)采用動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)方法。

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