复杂地形条件下高速公路软基处理技术研究

本文在分析复杂地形高速公路软基处理特点的基础上，总结了软基处理的基本原则，同时针对山区沼泽淤泥地基、黄土地基、山地软基分别提出不同的处理措施，方法对实际工程施工具有指导意义。

目前，我国高速公路网络经过近十年来的发展，已形成一定的规模。高速公路往往穿越多种地貌单元，地形条件、土层复杂多变，常规的地基处理方法显然无法满足复杂地形条件下高速公路软基处理要求，因此，根据地形、土层变化设计合理的软基处理方法和施工工艺是很有必要的。

1.复杂地形高速公路软基的基本特点

要穿越复杂的地形区域，如山区沟谷等，区域的道路基础受地形地貌，土层结构和气候降水等自然因素的影响，和平原地区相比几个鲜明特点：1）岩土性质复杂。复杂地形区域除了岩石外，还有很多不同成因类型的土层。这些岩土往往软硬和分布厚度都不均匀，力学性质差别很大；2）特殊土地基较多。特殊土地基，比如：膨胀土、季节性冻土、岩溶等在复杂条件地形区高速公路建设中会经常遇到；3）工程量大。复杂地形导致地基处理需要进行大规模开挖填方等前期施工，工程量大；4）地质灾害频繁。存在许多不良的地质灾害现象，如滑坡、塌方、断层、泥石流等对给地基处理带来困难，直接的或潜在的威胁建筑物和路基，处理不当就会造成灾难性后果；5）施工环境特殊。特殊复杂的地形带来的就是交通、电力、供给等方面的限制，影响路基处理的效率，同时对处理方法也有一定的局限性。

2.复杂地形高速公路软基的处理方法

2.1 陆上爆破挤淤法处理山区沼泽淤泥地基

对山区沼泽淤泥地基的爆破挤淤法处理实质就是抛石挤淤法的改进。陆上爆破挤淤法主要内容包括爆破方案确定、爆破参数选取、爆破安全防范以及爆破质量控制等方面。

2.1.1 爆破挤淤的基本方法 爆破挤淤的基本方法是在软基上先填筑一定高度的石方，向石方坡脚软土内部装入炸药包。药包爆炸后，软土内产生部分空腔，并伴有强烈的振动，扰动淤泥体，石方在其自重及振动能量作用下下压，填充空腔同时向路基外侧挤压淤泥，从而达到处理软土地基的目的。

2.1.2 陆上爆破挤淤法的机理 中国科学院力学所通过试验和理论分析对炸药在淤泥中爆破和水下挤淤进行了研究，并得出了水下爆破挤淤法的工作机理：炸药在抛石体前方淤泥中爆炸后，在爆炸空腔压力及振动作用下，抛石体连同水和淤泥形成泥石流向爆坑内坍塌，产生泥下石舌；爆后石体断面较缓，通常坡度为1：3～1：5。

2.1.3 药量公式 爆破挤淤法的关键技术是确定一定淤泥厚度下的炸药用量。采用许连波在《填石排淤法中的爆炸作用》一文中提及的水下爆破挤淤法的药量公式，经过简化可表示为：

式中：为淤泥厚度；是石舌长度；为药包距离；为装药半径；为大气压力；r为淤泥密度。为药包埋深；

2.2 黄土地区软基处理方法

2.2.1 换填换填是最常用黄土地区软基处理的方法，该法工艺简单，成熟，质量容易控制，其有效处理的最大深度一般为3m左右。该法主要思想就是将路地下的全部软土采用人工或机械的方法挖除，用强度更高的渗水材料换填，换填的深度由承载力决定。该法适用于地表软土厚度不太厚同时地下水水位较深的黄土地区。具体方法是：将路基表面软弱土层进行挖除，用碎石类渗水材料进行回填，第一层的厚度控制在50cm左右。然后用重型机械静压密实，待沉降稳定后按照正常的施工流程进行分层填筑施工。

2.2.2 压填法 对于地下水位较高，但软基的厚度不是很厚的土质，由于地表承载力有限，同时受地下水高影响，土层易液化，所以首先要在地表抛填厚度50cm以上的片石，然后在片石上填筑一层50cm厚的碎石。组后使用重型机械进行静压。待沉降稳定后方可进行路基填筑施工。

2.2.3 碎石桩 碎石桩软基施工处理处理在国内一广泛采用，施工工艺非常成熟。该方法主要通过导管向地底灌入碎石，利用振动荷载预沉导管，在压、挤、振的作用下在地底形成密度较大的碎石桩。其加固液化土层的作用主要表现：分担地面震动的水平剪力；桩体具有排水减压作用；桩体具有挤密、振密作用。

2.3 换土垫层法处理山地软基

2.3.1 方法概述 换填法适用于山地条件下高速公路浅基础处理。由于山地深层土一般为岩石，所以只要清除或挖掉表层软弱土和饱水土部分，换填成其它性能较好的材料就可以保证地基的稳定性。换填法耗用成本低，施工工艺简单易操作，材料分布广泛，可就地取材。

2.3.2 基本原理 该法的基本原理是挖去地基表层软弱土或不良土，以具有抗侵蚀性的碎石、砂、矿渣卵石、煤渣、素土砾、灰土等压缩性较小、质地坚硬、性能稳定、强度较高的材料分层充填，并同时以人工或机械方法分层压、夯、振动，使之达到要求的密实度，形成良好的人工地基。挖填法主要使用的机械设备包括机械或人工挖土；运输垫层材料；以及垫层的压实或夯实机械等，使用的主要材包括：碎石、砂、矿渣卵石、煤渣、素土砾、灰土等。

3. 结语

特殊地区的软基处理需要采取特殊的工程措施。目前在高速公路的设计和软基处理的相关规定中，还没有针对复杂地形条件下软基处理方面的专门研究。由于复杂地形条件下软基的特殊工程环境，和受限制的施工条件，一般的公路路基处理方法已不能满足实际工程需要，因此，需要借鉴、移植其它行业的软基处理方法，研究探讨其适用性并进行技术改造，设计适合本地土质及工程地质条件的软基处理方法，为高速公路施工提供有效的地基处理方案。

参考文献

[1] 刘松玉. 公路地基处理. 南京：东南大学出版社，2001.

[2] 许连坡. 填石排淤法中的爆炸作用. 爆炸与冲击，1992， 12（1）：5461.

[3] 白双信. 黄土地区高速公路施工新技术[M]. 北京：人民交通出版社，2001（5）.

（ 作者信息：中铁十九局集团第三工程有限公司，辽宁辽阳111000 ）