高速公路工程湿软地基加固技术

摘要：高速公路是国家的交通大动脉，在告诉公路施工过程中，难度较大的是湿软地基的加固处理，若不对地基加以处理，往往会发生路基失稳或过量沉陷，从而导致路基严重受损，继而影响车辆正常运行，如果稳定性的分析是正确的，则为经济合理地确定路堤断面和并采取相应的地基加固措施提供了可靠的依据。

关键词：路基；湿软地基；稳定分析；地基加固

中图分类号：TU47文献标识码： A

1、前言

高速公路作为国家交通运输业的重要组成部分，在国民经济的发展中起到了重要的作用。公路建设质量的好坏，直接影响到当地经济的发展。作为一种线性构筑物，公路需要穿越不同的地质单元，当公路路基需要经过湿软土地带时，往往要先对湿软地基进行加固。2O世纪80年代，我国开发出了水泥粉煤灰碎石桩，并以其经济、安全、高效、环保等特点，受到工程行业各部门的普遍欢迎，在房屋建筑、铁路、公路、水利水电等行业得到全面推广，已经成为一种应用较为普遍的地基处理技术。

2、湿软地基上路堤的稳定分析

2.1、路堤稳定分析

在湿软地基上，路堤的稳定分析是湿软地基设计中最重要的内容，如果稳定分析正确了，则为后续工程中经济合理地确定路堤断面和地基加固措施提供了可靠的依据。

影响地基稳定性的因素非常多，它不仅取决于路堤的断面形式、填土高度、填土施工速率和地基土的性质等几个方面，而且与当地环境、路段湿软土成因类型、路段地层的成层情况以及地基土的应力历史都有很大关系。对于湿软地基上的高速公路路堤的稳定性，经常在路堤施工过程中未填到设计高度时发生问题，因此，计算中不仅要对最终理论填筑高度作稳定分析，而且必须对填筑过程中的不同高度、阶段的稳定进行分析。一般路段计算时，需要考虑路堤内滑动面上的抗剪阻力。但对于湿软土层厚的地基上的路堤，由于地基的侧向位移，使路堤受拉，因而计算时，可以忽略路堤内的抗剪阻力，而按整个高度内产生竖向裂缝进行计算。对于路堤高度比湿软土层的厚度大得多的高路堤的稳定性计算中，还要对整个路堤高度上的开裂的滑动面进行计算。

2.2、湿软地基上路堤的最小高度和极限高度

在天然湿软地基上，用通常速度施工的方法，修筑一般断面的路堤所能填筑的最大高度，称为极限高度，以表示极限高度的大小取决于湿软土的性质和成层情况，湿软土表层硬壳的厚度与陛质、填料的情况等等，极限高度仅作设计施工的参考依据，因此可近似的估算。

2.2.1均质厚层湿软地基上路堤的极限高度均质厚层湿软地基上路堤的极限高度可按下述两种方法计算：

2.2.2、均质薄层湿软地基上路堤的极限高度

均质厚层湿软地基上路堤的极限高度采用下式计算：

当软土下卧硬层顶面有较大横向坡度时，实际的极限高度将比计算所得值偏小一些。

2.2.3、非均质湿软地基路堤的极限高度

对于非均质湿软地基，由于土层性质各不相同，无法进行估算，所以只能按圆弧法进行稳定性验算并以此为依据确定路堤的极限高度。检算时地基的强度指标采用快剪法来测定。如果条件允许，根据工地填筑试验确定极限高度是最直接可靠的方法。

3、湿软地基的加固措施

3.1、改变路堤本身的结构形式，对地基本身不做处理

此类方法施工简便易行，但对于较高路堤并不适用。反压护道则是在路堤两侧填筑一定宽度和一定高度的护道，利用护道的反压作用，来防止地基被破坏得以保证路基稳定的一种有效措施。利用反压护道的方式来加固地基，并不需特殊的机具设备和材料，施工上相对简易，但工程占地多，工程用土量大，并且后期沉降大，养护工作量大。

3.2、人工地基

人工地基是在湿软地基内设置各种材料制成桩，构成复合地基，或将地表换成性能良好的土料，以提高地基承载力，保证路基稳定的一种方法。其方法包括换土、侧向约束和碎石桩等。

3.2.1、换土

以人工、机械或爆破方法将地基软土挖除，换填强度较高的黏土或砂、砾、卵石、片石等渗水性材料。施工过程中对软土或泥炭层厚度小于2m的情况，一般可以全部挖除换填的方法；对厚度大于2m的情况，通常只采取部分开挖换填的方法。全部挖换填可以从根本上改善了地基，效果最佳，是最为彻底的措施。此法从根本上改善了地基的性质，效果甚佳，但仅适用于湿软土层较薄、并且土层其上无其它覆盖层的情况。在液性指数较大的软土中，可采用抛石挤淤的措施以填充湿软层，施工相对简便迅速，不必抽水挖淤，依然可以取得较好的效果。

3.2.2、侧向约束

在路堤两侧设置木桩、板桩、钢筋混凝土桩或片石齿墙等，用来限制地基的侧向变形。此类方法在湿软土层厚度较小且底部依然有较硬土层的情况下，能取得较好的效果，特别是下卧层面具有横坡时，尤其适宜。

3.2.3、碎石桩

碎石桩是采用碎石材料做桩料，并依靠振动沉管机，水振冲器等在湿软地基层内做成支撑柱。将碎石桩与桩间的软土形成复合性质的地基，在此类型中，碎石对地基起加固、置换作用。由于桩与土体内的共同作用，从而提高地基的承载力，降低土层的压缩性。

3.2.4、加固土桩

加固土桩是用某种专用机械将湿软地基内局部范围内的软土主体用无机结合料加固、稳定，使桩体与桩间的软土形成复合地基。改良后的加固土桩起置换作用和应力集中效应，以减少地基的总沉降。加固土桩所采用的材料有水泥、生石灰和粉煤灰的等。

3.4、综合加固措施

一般在实际施工过程中，为了增大加固效果，减少占地，节省材料，通常采用两种或两种以上方法综合使用。例如砂井与反压护道并用，砂垫层和反压护道并用，砂垫层和柴排并用，反压护道和片石齿墙并用，反压护道和换土并用。近年来，由于对软土性质研究工作的深入及新材料、新机具的不断涌现，湿软地基加固措施也迅速发展，一些新方法被广泛应用，袋装砂井、塑料排水板、高压喷射注浆法、土工聚合物法、深层搅拌法、灌浆法和强夯法等等，现介绍路基常用的几种方法。

3.4.1、袋装砂井

1)、袋装砂井是事先把砂装入长条形透水性好的编织袋里，然后用专门的机具设备，打入湿软地基内，代替普通大直径砂井。此类措施既具有普通大直径砂井的作用，又可保证砂井的延续性，避免缩颈的现象。除此以外，袋装砂井还具有直径小，材料消耗少，工程造价低，施工速度快，设备轻型等特点，更适应施工。

2)、袋装砂井直径。袋装砂井直径是根据所承担的排水量和施工工艺要求决定

3)、砂袋材料的选择。此方法中的砂袋应具有良好的透水性，足够的抗拉强度，还要有一定的抗老化和耐腐蚀性能，便于加工，价格低廉。一般采用合成纤维、黄麻、塑料等材料编织物。

4)、袋装砂井施工注意事项。

①砂井定位要准确，垂直度要好；

②砂袋含水量一般要求小于3％；

③袋中的砂宜用风干砂，不宜用潮湿砂，以免袋内砂干燥后，体积减小；造成袋内砂柱缩短与排水垫层不搭接等质量事故；

④采用聚丙烯编织袋，施工时应避免太阳光长时问爆晒；

⑤在整个施工过程中，避免砂袋被挂破流砂；

⑥确保袋装砂井与排水垫层之间的连接。

3.4.2、塑料排水板

塑料排水板和袋装砂井一样，也是一种克服砂井存在的缺点，改善地基排水条件的方法。塑料排水板有芯板和滤膜组成，土层中的固结渗流水通过滤膜渗入到沟槽内，又通过沟槽竖向排入地面砂垫层中排出。

4结语

在高速公路建设规模飞速发展的今天，为了不影响到公路未来的使用寿命，避免造成巨大的经济损失，在公路建设中要合理规划，制定好技术标准，在公路混凝土施工路面中，按照规范技术精心施工，并注意和及时解决好施工中出现的问题， 以减少混凝土路面在使用中常见的一些病害，确保水泥混凝土路面的工程质量，为我国经济发展作出贡献。

参考文献 ：

【 1 】 尚德惠， 水泥混凝土路面破损分析Ⅱ ] ． 山西建筑，2 0 0 6 ．

【 2 】 邓学钧， 陈荣生， 刚性路面设计[ M] ． 北京， 人民交通出版社， 2 0 0 5 ．