高速公路路基软基处理

摘要：软土的物理力学性质差，具有天然含水量大、强度低和易受扰动影响等特性。高等级公路路面的造价昂贵，技术标准高，对路基变形与稳定性的要求十分严格。这些都使得软土地区高速公路的变形与稳定性控制成为高速公路路基工程中遇到的主要技术难题。所以软基处理是公路建设中的重要课题，做好软基处理直接关系到公路的质量，交通的安全，国家的利益。本文主要介绍软土地基成因及特点以及高速公路路基软基常用的一些处理方法。

关键词：高速公路；软土地基；加固

中图分类号：U416 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2012）18-0106-02

0 引言

随着我国经济体制的改革，交通运输经济已经进入一个全新的发展时代，同时提高了对公路的质量要求。公路的质量，路基的好坏起着至关重要的作用，在施工过程中如不重视路基的处理，会直接影响到竣工后公路的运营状况及其使用寿命。

1 软土路基成因及其软土路基特征

所谓软土，比规范中的定义广泛，包括强度达不到设计要求的湿粘土，淤泥及淤泥质土在工程上统称为软土，亦指高压缩性的软弱土层，软土的主要成分是粒及粉粒，常成絮状结构，含水量高。孔隙比大、透水性差、抗剪强度低、灵敏度高。路基强度及稳定性与路基干湿状态密切相关。路基干湿状态是由土中含水量的高低决定的，而含水量的高低取决于各种湿源的作用和延续时间。由于路面宽、路基低、排水设施不全或失效，使得雨水和生活污水向路基内渗透、地下水位升高，路基长期处于潮湿状态，加上土的水稳定性差等原因，导致路基软化。在荷载的作用下，地基承载力低，容易发生失稳事故。地基沉降变形大，不均匀沉降也大，而且沉降稳定历时较长。所以在软弱路基设计和施工处理过程中，必须通过详细的研究，掌握软土的性质和土层特征（特别是软土的强度和变形动态变化规律），采取合适的工程措施，才能防止路堤塌方、失稳及桥台破坏、路面开裂、桥头跳车等等问题。

2 高速公路软土地基处理方法

2.1 抛石挤淤 适用范围：路基位于水塘、鱼塘、藕田、泥砂、流砂或不易抽干水或无法挖除淤泥或淤泥较深或水不能自流的地方。

处理方法：在其上面直接抛填大块径不易被水侵泡软化的石块，石块块径控制在50-80cm之间，并在大块石缝隙内填筑20-50cm的不易被水侵软化的小块石，抛填高度控制在常水位以上50cm左右，铺平后，用轮式压路机或拖式压路机振动压实，直到淤泥被挤出路基坡脚外，没有明显的再下沉现象为止；如果抛填深度较深，一定要分层抛填压实，其每层厚度控制在50-80cm，整段处理完后，在其上面铺一层10cm厚的碎石有必要时加铺一层土工格栅，再进行填筑土石方，并把此过程称为路基的原地面处理。

作用：由于抛填了大块径的石块,可将路基底的大部分淤泥挤出，在路基底部形成一个坚硬的骨架结构,并在大石块间填筑了小的石块，通过压路机振动碾压，石块与石块间嵌固的更紧，整体承受荷载的能力增强，对今后承受路堤的整体压力能起到很好的作用。

2.2 敷设盲沟 适用范围：一般水田或淤泥深度在2米以下的稻田或不易自流干水的地方。作用：通过敷设盲沟，能大大降低土体的水位，能将土体内的大量水分排入盲沟，并通过盲沟排出路基以外，并通过日晒，使土体达到比较干的状态。

盲沟的结构形式有两种：矩形盲沟和梯形盲沟。

处理方法：首先沿公路横向每10米间距用人工或机具挖成矩形沟或梯形沟，对软土层在1.5米以上的采用150×150cm的盲沟；对软土层在1.5米以下的可根据情况采用其他几种形式。其次，沿公路纵向设置纵向盲沟，其间距控制在10米左右；第三，在挖好的盲沟中填充块径在30-50cm的不易被水泡软化的石块，填满后在其上面铺设10cm的碎石,并在碎石上铺一层土工布，防止盲沟内水上溢,防止土尘下漏，堵塞盲沟，影响排水效果；第四，在上面回填一层土石混和料，摊平压实直至合格。把此过程称为路基原地面处理。

2.3 换填软土 适用范围：路堤填方高度小于3米且软土层不厚，一般软土层厚度在1.5米以内的软土地基段。处理方法：将深度在1.5米以内的软土挖掉运往弃土场堆放或倾倒，然后利用挖方出来的好料或从借土场取来的好料进行分层回填压实直至合格。施工时要特别注意天气的变化，要求每个换填段必须在同一个工作日完成，对面积大或长度长的段落要求必须分段进行换填，否则未完成遇雨将全功尽弃。同样将此过程称为路基的原地面处理。作用：通过换填好的填方材料，经过压实达到路基基底的承载力要求，能有效承受车辆荷载的作用力和路堤的自重，是最简单的施工方法。

2.4 碎石桩 适用范围：软土深度在15米以内且路基处于高填方地段。作用：①挤密作用，对土体产生两个方向的横向挤压力。一个是成桩过程中沉管对周围土层产生较大的横向挤压力；另一个是在填入孔内碎石振动挤压时对土体周围产生的横向挤压力，使桩周围的孔隙减小，增加密实度；②消散孔隙水，加快地基固结。碎石桩的材料可使桩因土体的渗透能力高出很多的优势，能形成竖向排水管，让土体内的水排出地面，排出路基外，加快路基排水固结。

施工方法：

①碎石桩的几大控制指标：平面位置——应按正三角形或梅化形部置；桩的直径——多数采用50-100cm；桩的长度——其长度不能大于15米；桩的部置范围——一般不少于路基款度的1.2倍。

②用于碎石桩径相同或接近的钻孔机按照事先部置好的位置进行钻孔，并清除孔内的泥浆或水，边倒入碎石边进行振动使碎石达到密实。

③在碎石顶设置一层30-50cm的碎石垫层,使附加应力合理地传递到复合地基上。

由于此种施工较为复杂，且费用较高，在软土地基处理中较少应用，而多用于涵洞的软弱地基处理上。

3 高速公路软土地基加固方法

高速公路对地基变形量的要求很高，一般要求在使用期内路堤的工后沉降不超过30cm，路桥搭接处不超过10cm。大量的工程实践证明，软土地基加固工程成败的先决条件之一是地质资料的可靠性。地基加固的费用可占总投资的1/3，甚至更大，所以选取经济、有效的加固方案非常重要。要想确定科学合理的加固方案，除了设计上重视工程地质调查外，应尽可能采用精密和现代化的勘探仪器与手段，获得准确数据，综合考虑土的特性、产生压缩变形的机理、加固方案和质检的难易程度以及施工队伍的素质等条件。

软土地基加固处理技术比较复杂，地基的沉降过程长达几十年，为使软基加固处理取得长远的效果，应尽量采用理论上成熟、计算方法完善的加固处理技术。

经过多年的实践，可以得出如下经验：①强夯对于以泥炭为主的软土层，仍然是有明显效应的；②对于基础面积较小的软粘土地基，如柱基、墩基等，采用强夯，即使不能形成良好的排水通道，产生周围隆起，但也能达到强迫预沉降、强迫换土的效果。③软粘土采用强夯，最好配以较疏的砂井，而砂井的井径，尽可能采用较大直径，以加强压密排水效应。④软粘土采用强夯，孔隙压力消散迟缓，相邻夯点，先后夯击的间歇时间，常需达到3周~5周，如果平均按一个月计算，则整个施工期间，必须在3个月以上。

4 高速公路软基处理研究存在的问题及展望

目前公路软基处理的研究己经达到了相当的水平和规模。但从国内、外现有资料来看，仍存在着一些不容忽视的问题，因此，结合当前公路软基处理研究的现状,应在相应的方面加强研究。

4.1 数值计算技术没有充分表现出其优越性。因为以太沙基（Terzaghi）的经典土力学为基础的理论公式法仍被广泛应用，所以在实际工程应用的研究中应将深入开展软土地基沉降计算方法的研究和数值计算方法的实用研究作为今后的工作重点。

4.2 地基加固新技术的研究还不够，应加强复合地基的应用及其研究。对于软土层厚度较大，深层土体强度很难改善时，复合地基能将外力较合理地传递给全土层，并按桩（柱）体刚度和置换率的不同，承担不同的外力，减轻土直接受力的负担，不必对较难改善强度的深层软土进行加固处理，如采用深层搅拌桩、预制桩法均可形成复合地基，工程实践证明效果很好。

4.3 地基处理方案的决策分析研究不够，目前的方案选择基本上停留在人为凭经验选取阶段。应加强公路软基处理方案的决策分析，对软基处理方法进行优选。使目前人为定性决策方法数值化、科学化和智能化。①加强公路软基处理的系统化研究。近年来，大量出现的实例研究为系统性的理论研究提供了基础，应着手对这些实例研究资料进行系统化的研究，对软土的工程评价，处理方法的选择等都具有重要的理论和实践意义。②应用系统工程（system engineering） “量化评分”法进行软基处理方法的选择。因为不同地区的土层厚度、分布、质量有所差异的，地基处理在技术、造价、时间和施工难度上均是不同的，所以只有对具体的工程地基加固采用系统工程“量化评分”法进行分析、优选，才能收到较好的效果。如上海新港址软基处理方法选择，上港十四区对多个试验成果进行优选，均采用系统工程的量化分析理论，得到有关专家的好评。③提高公路软基处理研究的智能化水平，研究表明，在工程领域，寻求最优解往往很困难，获取满意解不失为一种合理的选择，人工智能方法是目前获取满意解最好方式之一。

4.4 地基处理方法的选择应与环保问题结合起来。

4.5 地基处理效果的检测技术有待进一步发展。

4.6 经济快速的处理方法是有生命力的处理方法。随着工程建设的高速发展，要求对地基的处理速度要加快，周期要缩短；再由于建筑市场的开发，往往经济实惠的方法较易被市场所接受。因此经济快速的加固方法仍然是今后发展方向。

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