高速路软基解决策略论述

1软基及其处理原则

软土系指在静水或缓慢流水环境中沉积，经生物化学作用形成的软弱土。其具有天然含水量高、抗剪强度低、孔隙比大、压缩性高、透水性小、灵敏度高，物理力学性质差等特点，主要包括淤泥、淤泥质土及其他高压缩性粘性土。由软土组成的地基叫软土地基，软基的强度和变形影响因素较多，且变化规律与诸多内在、外在因素有关，如土的类别、性质、排水边界条件、荷载作用形式和时间等。高速公路路面对路基沉降变形和稳定性的要求十分严格，设计所采取的技术标准高，施工造价昂贵，且一旦路基出现问题需要进行修复时，所需的维护费用也高，软基路面尤为如此。如采用沥青混凝土的16cm厚的软基路面，施工后15年内的沉降都应作为控制，且剩余沉降量不超过30cm；桥头路基与一般路基不超过50m的过渡段，差异沉降不超过10cm［1］。这些都使得软土地区高速公路的沉降变形与稳定性控制成为高速公路路基工程中的一项主要技术难题［1］。软基处理目的是使沉降能在最短的时间内完成，施工后沉降变形能满足规范规定。软基处理的方法有很多种，对于每个工程都必须进行综合考虑，通过几种可能采用的软基处理方案的比较，选择一种技术可靠、经济合理、施工可行的方案，既可以是单一的软基处理方法，也可以是多种软基处理方法的综合。因此在软基上修建高速公路工程时必须重视实地调研，提出切实可行的技术措施和适宜的处理方法［2］。

2软基处理方法

2．1表层排水法

对土体本身物理力学性质较好但含水量过大而形成的软土地基，采取的措施必须能及时排走地表水。可于填土之前在地表开挖排水沟，一方面能快速排走地表水，另一方面也降低了表层地基的含水率，使施工机械能够通行［3］。为了起到“一沟多用”的效果，沟槽中应以透水性好的砂砾或碎石回填，使沟槽既能排水，又能作为施工中的盲沟。沟槽的布置要考虑到便于利用地形的自然坡度进行排水；填土沉降不能忽视坡度的变化；周围挖方区域的地表水和渗透水不应浸入填土；尽可能加密沟槽的间隔，一方面可以增大排水能力，另一方面也提高排水系统的稳定性，即使部分沟槽被施工切断也不会造成排水系统失效，影响到整体排水。一般沟槽尺寸宽度方向取0．5m，深度方向根据情况在0．5～1．0m的范围内取值。施工时应先将沟槽用具有良好透水性的砂或砂砾回填形成盲沟，然后再进行填土。纵向盲沟一般沿道路纵向或中央纵向开挖，横向盲沟一般每隔10～15m布置一道。沟槽内埋设多孔排水管道排水。

2．2砂垫层法

对于地基上部软土层极薄且含水量大时，在软基上敷垫0．5～1．2m左右厚的砂垫层。这样砂垫层不仅能作为上部土体的排水层，加快软土层固结，又可作为填土内的地下排水层，可以快速降低填土内的水位，从而可以在填土及地基处理施工时，保证为施工机械提供良好的通行条件。如采用机械施工，在确定砂垫层厚度时，施工机械的重量，轮胎与地面的接触压力，偏心大小以及软基表层强度等因素都要考虑进去。如所需处理的地基极软，则常与敷设材料法和表层排水法联合使用，因为如若仅通过敷设砂垫层来确保大型施工机械的通行，所需砂垫层往往很厚，是不经济的。砂垫层敷设时应设放样板，采用自卸汽车与推土机联合完成摊铺作业，所用砂子尽量保证均匀一致。如果采用透水性差的粉土进行填料，考虑到一旦坡脚附近的砂垫层被土覆盖，侧向排水就有可能受到妨碍，因此要妥善处理砂垫层的两端部位。

2．3土工织物加强法

把聚合物原料通过加工形成短纤维、丝、纱或条带，再织成平面结构就形成了土工织物。其突出优点是重量轻，抗拉强度较高，整体连续性好，可根据需要做成较大面积的整体，施工方便。另外，制造土工织物的聚合物原料抗微生物侵蚀性和耐腐蚀性好。作为一种主要的土工织物，土工格栅与其他土工合成材料相比，具有无可比拟的性能与功效，在软基处理中表现突出，得到了广泛应用。根据制造材料不同，土工格栅可分为玻璃纤维土工格栅和塑料土工格栅两种类型。实际工程中常在软基表面铺设土工编织布和土工格栅，起到反滤、排水、隔离和补强的作用。

2．4添加剂法

有时软弱地基的表层为粘性土，处理时可向表层粘性土内掺入添加剂，一方面可以提高地基强度，改善地基的压缩性能，使施工机械能够通行，另一方面也能固结土体，提高填土稳定性。通常使用生石灰、熟石灰和水泥等作为添加材料通过现场拌制或在加工厂里预先拌制。向土中掺入石灰等添加剂一方面可以降低土壤含水量，形成“土团”，另一方面，由于添加剂与土体发生化学反应，随着时间的推移土体逐渐固结，稳定性得到提高。

2．5排水固结法

排水固结法的原理是通过设置排水系统，改变原来土体的排水方式，使之由原来的单边排水变为双边排水，地基孔隙水的排水距离大大缩短，从而加速软基的固结过程。常用的排水系统由水平排水砂垫层和竖向排水体组成。该法工程造价低，施工操作简单，加固效果较好。

2．6袋装砂井法

影响砂井法的两个主要因素是砂井直径和砂井间距。且相对来说，砂井间距对固结时间的敏感程度比砂井直径更高，但是，砂井直径的影响也不容忽视。如果砂井直径太小，当地基产生变形后就可能造成砂井断开，影响使用效果。目前使用最为广泛的是网状织物袋装砂井，其直径为8cm左右，能有效处理的最大深度为18m。这种袋装砂井比一般砂井省料，造价相对要低一些，而且不会因为地基发生各种变形或施工上操作失误而失去连续性。

2．7反压护道法

反压护道指的是为防止软弱地基产生剪切、滑移，保证路基稳定，对积水路段和填土高度超过临界高度等薄弱路段，在路堤一侧或两侧填筑起具有一定宽度和厚度的土体，起到反压作用，使路堤下的软基向外侧隆起的趋势得到平衡，提高路堤在施工中的滑动破坏安全系数，达到稳定路堤的目的［4］。由于反压护道占地较大，因此一般不宜大面积使用，仅适用于路堤高度不大于1．5～2倍的极限高度，非耕作区和取土不太困难的地区。施工时，反压护道尽量与路堤同时填筑，分开填筑时，必须在路堤达临界高度前将反压护道筑好。护道压实度应达到《公路土工试验规程》（JTGE402007）重型击实试验法测定的最大干密度的90％，或满足设计提出的要求［5－6］。它的特点是施工工艺简单，费用较低，但施工对场地的占用较大。

2．8特殊材料法

在设计和实际工程施工时，可采用轻质路堤或加筋路堤，即利用轻质材料或强度高、变形小、老化慢的土工合成材料等特殊材料作为路堤，以减轻路堤自重、减少沉降、增大稳定安全系数，从而满足工程需要。此方法通常和其他软基处理方法共同使用，以达到更好的加固效果。

2．9强夯法

对于砂土地基及含水量在一定范围内的软弱粘性土地基，可采用重锤夯实或强夯击实。强夯法工艺简单，速度快，效果好，节省材料，费用比较低，且正式施工前不需要预压，适用土层范围广，是一种优质高效的软基处理方法。但用于处理饱和的淤泥质粘土和淤泥时要慎重，防止橡皮土等不良现象出现。

2．10抛石挤淤法

抛石挤淤法就是通过向流塑状的高灵敏度的淤泥表面大量集中抛填土石填料，依靠填筑体的自重，挤开淤泥，强制置换饱和软土地基的地基处理法。填料抛投的顺序应“先中间后两边，先高后低”的原则，自道路中部开始渐次向两侧展开，使淤泥向两边挤出，待抛石露出水面后用重型压路机碾压，其上铺设反滤层，再进行填土。当下卧层层面具有明显横向坡度时，应从高的一侧向低的一侧抛填片石，在低的一侧需要多填一些，以求稳定。抛石挤淤法或抛石振动挤淤法不必抽水挖淤，施工简便，一般适用于厚度不超过4m，且表层硬壳被挖除的具有触变性的流塑状的饱和淤泥或淤泥质土的处理。

2．11挤密砂桩法

挤密砂桩法是通过振动或冲击的方法，将砂、石等材料挤入软基中，形成较大的密实柱体，提高软土地基的整体抗剪强度，从而减少沉降。密实桩法的最大有效处理深度为20m左右。

2．12粉喷桩法

粉喷桩应根据施工场地的工程地质报告、土工试验报告、室内配比试验报告、设计桩位图、原地面高程数据，加固深度与停灰面高程以及测量资料等技术材料进行施工。应对施工场地进行处理，如平整场地、清除障碍等。如场地低洼，还应先用粘性土回填。施工场地的土体强度太低，不能满足施工机具的行走要求，则还应铺设碎石或砂土垫层加强。若地表土过软，容易发生变形，则应采取相应措施防止机械失稳。正式施工粉喷桩前，应准备好施工机具，并进行机械组装和试运转，确保施工期间的顺利。除了保证机具正常运转外，还应根据设计要求的配比制作试桩，根据试验来确定施工工艺和施工参数。一般采用5根试桩，来确定钻进速度、提升速度、搅拌速度、喷气压力和单位时间喷粉量等。粉喷桩所用42．5普通硅酸盐水泥应符合设计要求，有产品合格证，并经室内检验合格才能使用，严禁使用受潮、结块变质的加固料。

3工程实例

某公路工程横跨一鱼塘，塘面标高低于道路路面标高约8m，塘面以下淤泥层约1．5～2m。采用水泥混凝土路面结构。对该工程进行软基处理时，经过方案比选采用抛石挤淤法，具体施工过程为：首先将较大块径的块石抛入淤泥中，然后在骨架上部及间隙采用大小级配良好、透水不透泥的爆破开山石渣进行整式压载挤淤置换，形成散式骨架与整式挤淤平台结合，中间充满淤泥，形成结构整体性好、承载力高、稳定性强的复合地基。最终处理完的结构层依次为：级配碎石垫层30cm，6％水泥石屑稳定层15cm，C35混凝土路面25cm。其中，每一工序均应进行弯沉试验，合格后方可进行下一工序。工程软基处理效果良好，目前已建成投入使用。

4结语

高速公路建设不可避免的要涉及到软土地基，由于软基有极大的危害性，如果处理方式不当，就会造成地基失稳，使道路沉降过大或发生不均匀沉降，对道路造成不同程度的危害，影响道路的正常使用。以上对现场常用的几种软基处理方法进行了介绍，但具体施工时还要结合施工条件、施工水平等具体情况进行选用，有时为了达到更佳的加固效果，可以几种方法交叉使用。