高速公路软地基处理技术探讨

【摘要】本文通过分析软土的物理力学特性，对软基处理常用的使用材料进行了介绍，并探讨了软基处理技术与施工方法。

【关键词】高速公路；软基处理；施工

公路是国民经济持续发展的基础，也是衡量一个国家经济实力和现代化水平的重要标志。我国幅员辽阔，东西距离长，南北跨度大，公路建设特别是高速公路建设中，因地质问题，特别是地质灾害和特殊不良地基引起的公路病害、路基失稳等现象时有发生，给国家造成了巨大的损失。因此，必须采取必要的工程技术措施。

1 软土的物理力学特性

1.1 高含水量和高孔隙性

软土的天然含水量一般为50％～70％，最大甚至超过200％。液限一般为40％～60％，天然含水量随液限的增大成正比增加。天然孔隙比在1～2之间，最大达3～4。其饱和度一般大于95％，因而天然含水量与其天然孔隙比呈直线变化关系。软土的如此高含水量和高孔隙性特征是决定其压缩性和抗剪强度的重要因素。

1.2 渗透性弱

软土的渗透系数一般在i×10-4～i×10-8cm/s之间，而大部分滨海相和三角洲相软土地区，由于该土层中夹有数量不等的薄层或极薄层粉、细砂、粉土等，故在水平方向的渗透性较垂直方向要大得多。

由于该类土渗透系数小、含水量大且饱和状态，这不但延缓其土体的固结过程，而且在加荷初期，常易出现较高的孔隙水压力，对地基强度有显著影响。

1.3 压缩性高

软土均属高压缩性土，其压缩系数a0.1～0.2一般为0.7～1.5MPa-1,最大达4.5MPa－1，它随着土的液限和天然含水量的增大而增高。由于土质本身的因素而言，该类土的建筑荷载作用下的变形有如下特征：

（1）变形大而不均匀

（2）变形稳定历时长

1.4 抗剪强度低

软土的抗剪强度小且与加荷速度及排水固结条件密切相关，不排水三轴快剪所得抗剪强度值很小，且与其侧压力大小无关。排水条件下的抗剪强度随固结程度的增加而增大。

1.5 较显著的触变性和蠕变形。

2 软基处理的常用材料质量要求

2.1 砂砾料

用作垫层的砂砾料应具有良好的透水性，不含有机质、粘土块和其它有害物质。砂砾的最大粒径不得大于53mm，含泥量不得大于5％。

2.2 砂及砂袋

袋装砂井所用砂，应采用渗水率较高的中、粗砂、大于0.5mm的砂料含量应占总重量的50％以上，含泥量应小于3％，渗透系数应大于5×10－2mm/s，砂袋采用聚丙烯、聚乙烯、聚酯等编制布制作，应具有足够的抗拉强度，使能够承受袋内砂自重及弯曲所产生的拉力，具有较好的抗老化性能和耐环境水腐蚀性能，其抗渗系数应不小于所用砂的渗透系数。

2.3 碎石

碎石由岩石和砾石轧制而成，应洁净、干燥，并具有足够的强度和耐磨耗性，其颗粒形状应具有棱角，不得掺有软质石和其它杂质，粒径宜为20～50mm，含泥量不应大于10％。

2.4 土工合成材料

土工合成材料的选用应符合《公路土工合成材料应用技术规范》的规定。应具有足够的抗拉强度，对土工织物，还应具有较高的刺破强度和握持强度等。土工合成材料试验项目和试验方法应符合《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》和《公路土工合成试验规程》的规定。

2.5 塑料排水板

塑料排水板是由芯体和包围芯体的合成纤维透水膜构成的复合体，应具有较好的耐腐蚀性和足够的柔度，其性能指标应符合《塑料排水板施工规程》的规定。

2.6 片石、水泥

抛石挤淤应采用不易风化的片石，其尺寸应小于300mm。水泥各项性能指标应符合图纸要求，严禁使用过期、受潮、结块、变质的劣质水泥。所用水泥指标还应符合水泥相应标准的规定。

2.7 石灰、粉煤灰

石灰应符合《公路路面基层施工技术规范》所规定的Ⅲ级以上的要求。按《公路工程无机结合稳定材料试验规程》规定的试验方法进行检验。粉煤灰应符合《公路路面基层施工技术规范》有关规定。

2.8 材料的采购和保管

用于软土地基处理的塑料排水板、土工合成材料、砂袋及石灰、水泥、砂等材料，都必须按施工图纸和规范的要求的质量指标采购进购、堆放，严禁材料被污染或混合堆放，过期产品严禁使用。塑料排水板、土工合成材料和砂袋等材料应贮存在不被日光直接照射和被雨水淋泡处，应根据工程进度和日用量按日取用。

3软基处理原则

3.1 沉降控制指标

路面采用沥青砼路面，厚16cm ，工后沉降控制年限为15年；一般路段工后剩余沉降量不大于30cm ；与桥涵等构造物相邻路段，差异沉降不小于10cm；桥头路基与一般路基的过渡段长度不小于50m。

3.2 工期要求

总的施工工期为二年半时间，路基施工期控制在一年内。要求采取的处理措施，在最快的时间内，使工后沉降满足规范规定的要求。

3.3 桥头地基处理范围

桥头处理长度取5-7H(H 为填土高度 ) ，起点从桥台中心线开始起算；桥前护坡地基处理，从桥台中心线起算，护坡底宽2/3 范围；小型构造物两侧考虑一定的过渡段，处理范围一般在10m 以内。

填料选用 ：①由于粉煤灰灰源紧张，尽量不考虑采用粉煤灰作为轻质填料。②小型构造物基底处理，如采用砂垫层，其厚度不宜大于1.5m 。

4 软基处理方法

在软土地基上填筑路堤首先应考虑的两个问题是路堤稳定性和路堤的沉降。公路软基处理方法较多，一般有：砂垫层、置换法、塑料排水板、挤密砂桩等。为了保证软土地基能正常承载，发挥其使用功能，正确的加固方法是十分重要的。

4.1 施工工艺和程序控制

在加固处理软基过程中，施工技术人员必须严格按照操作规程和工艺要求施工。

施工工序：清除表土排除积水挖除淤泥分层换（抛）填石头泥垫层压实压实度检验路基分层填筑压实度及弯沉检测路面施工等工序。

在进行软基处理前，应先进行石头泥收集、就近堆放及质量检验，严格控制石头泥的含泥量不超过20%，且所含石块粒径一般不超过压实厚度的2／3，石料为软质岩或极软岩（强度小于20MPa），以免影响透水性垫层的设置。

由于该路段软土层地下水较丰富且水位较高，采取在路基范围内设置深3～4m管式渗沟，外侧挖排水沟疏干路基范围内积水。

石头泥应逐层填筑，分层压实。自卸汽车回填石头泥要快速集中，并由地基中部向两侧扩展；推土机摊铺要均匀、平整；对换填土底层应先用推土机摊铺均匀、平整；对换填土底层应先用推土机碾压4遍，然后再用12～15t光轮压路机碾压4遍，碾压要做到缓起、慢行、稳停、走向直、速度匀，尽量避免因碾压方式不当扰动软土层而反弹下陷。每次碾轮要重叠一半，至重轮轮迹压遍全宽时方为一遍。这样石头泥一方面在路基下层形成一个透水性垫层，替换了基底下部一定厚度的软土层；另一方面通过块石（片石）骨架作用达到挤密软基，保证各组成成分经压实后相互间嵌密实。

4.2 注意事项及质量控制

在进行软基清挖回填前，必须做好回填前的人员、机械等准备工作，做到清底、回填、碾压一次成型。石头泥分层回填松铺厚度可控制在50cm以内，压实前要注意使砂砾及泥土等细骨料填满石块间空隙。确定当天作业段石头泥的填筑应填至地下水位以上。当软基处理完毕后方可进行路基的正常填筑。

5 结语

高速公路的软土地基处理的方法有很多种，各种方法都有其独特的适用范围。具体工程的地质条件变化多样，对地基处理的要求也不尽一致，所以我们必须具体问题具体分析，从地基条件、处理要求、处理范围、工程进度、材料急剧等方面进行综合考虑，确定合适的方法，从而达到控制剪切变形、促进强度增长和增加抗滑能力的目的。

参考文献：

[1]（JTJ017-96）公路软土地基路堤设计与施工技术规范.人民交通出版社.

[2]汪双杰，张留俊，刘宋玉.高速公路不良地基处理理论与方法[M].北京：人民交通出版社，2004.