高速路路基设计及作业技术研究

软土地基处理是我国南方高速公路修建过程中经常遇到的问题。目前常用的方法有:换填法、强夯法、抛石挤淤法、反压护道法、砂垫层法、木(柴)排及反铺搭头法、设置砂井法、爆破排淤法、土工布软基处理法、竖向塑料板、排水板法、振冲及干振碎石桩法。以上这些软土处理技术都已有了成熟的工法,在公路路基施工中产生了比较好的效果。下面就对高速公路施工中的软土路基设计与施工分别进行探讨。

1.工程实例

怀化至通道高速公路第三十八合同段，全长2.69km，主要工程内容为路基工程、路面底基层、桥梁工程以及隧道工程等，总投资2.029亿元，开工日期为2009年11月10日。

2.路基设计

2.1路基设计组成路基设计组成如下：（1）整体式路基宽度为26.0m，其中，行车道2×2×3.75m、硬路肩2×3.0m（含右侧路缘带2×0.5m）、中间带3.50m（中央分隔带2.0m、左侧路缘带2×0.75m）、土路肩2×0.75m。（2）分离式路基适用于隧道出入口的路基，单幅路基宽度为13.0m，其中：行车道2×3.75m、硬路肩3.0m（含右侧路缘带0.5m）、左侧路缘带1.0m土路肩2×0.75m。

2.2超高方式、设计标高及路拱横坡超高方式、设计标高及路拱横坡的具体设置如下：（1）路线平曲线半径小于5500m时，在曲线上设超高，对于整体式路基，超高采用绕中央分隔带外边缘旋转的方式，超高过渡在缓和曲线内完成；对于分离式路基，超高采用绕各自的行车道中心线旋转的方式，超高过渡在缓和曲线内完成。（2）对于整体式路基，路基设计标高为距路线中心线1m处的路面标高（中央分隔带边缘路面标高），对于分离式路基，路基设计标高为各自行车道中心线处的路面标高。（3）正常路段的行车道和硬路肩采用2%的路拱横坡，土路肩横坡为4%。

3.软土路基处理的一般措施

软土主要是由天然含水量大、压缩性高、承载能力低的淤泥沉积物及少量腐殖质所组成的土。由于它形成于水流不通畅、饱和缺氧的静水盆地，淤泥的粘粒含量较高，一般达30%～60%。这类土主要由粘粒和粉粒等细小颗粒组成，粘粒的粘土矿物成分以水云母和蒙托石为主，含大量的有机质。这些粘土矿物和有机质颗粒表面带有大量负电荷，与水分子作用非常强烈，因而在其颗粒形成很厚的结合水膜，且在沉积过程中由于粒间静电荷引力和分子引力作用，形成絮状和蜂窝状结构。所以，软土含大量的结合水，并由于存在一定强度的粒间连接而具有显著的结构性。在其自重作用下难以压密，而且来不及压密。公路软基处理常用方法有以下几种。

3.1预压处理无论是桥头，还是一般路基段，地基处理都要从稳定、沉降及满足构造物的承载力要求等方面进行分析。设计的原则一般是：依据路堤填土高度，稳定满足要求但工后沉降超限的路段首先采用预压方案，以满足工后沉降的要求，该方案处理费用低、施工方便。

3.2挤密法处理挤密法是通过对地基压实，提高强度和降低收缩性达到加固的目的，或者在地基中用锤击、振冲、爆破等方法成孔，在孔中分别填入砂、碎石、灰土、生石灰等材料，压实后形成直径较大的桩体，并与桩间挤密的土共同组成复合地基，提高地基强度。

3.3加筋土处理加筋土有着独特的优点和性能，在处治软土地基中可以发挥作用。把加筋土结构与其他处治软土的方法恰当地结合起来会取得更好的效果。在许多情况下，加筋土是避免深基础处理的有效方法，节约了大量的工程费用，而且能够保证路堤和结构物之间沉降的连续性。常用的加筋土处理方法为：直接填筑法、分阶段施工法、加筋土与换土相结合、加筋土与竖向排水相结合、加筋土与石柱相结合等。

3.4清淤换填方案处理对于局部路基段，如果软弱土层处于近地表深度位置或厚度较小，将基底的淤泥全部挖除、运走，直到出现较硬底层，然后换填砂砾，砂砾应分层铺筑，每层松铺厚度不超过50cm，逐层冲水压实，至原地面标高。

3.5土工织物铺垫法处理软土路基在软土地基表层铺设一层或多层土工织物，可以减少路堤填筑后的地基不均匀沉降，又可以提高地基的承载能力，同时也不影响排水。对于淤泥之类高含水量的超软弱地基，在采用砂井及其他深层加固法之前，土工织物铺垫可作为前期处理，以提高施工的可能性。

4.对高速公路软土路基施工具体方法的探讨

对于软土路基的具体施工，不同处理方法施工也不相同，下面以袋装砂井加固和高压喷射注浆技术为例对软土路基施工进行探讨。

4.1袋装砂井加固软土路基的施工方法此方法的原理是通过缩短排水距离，使垂直排水固结变成水平排水固结，加快排水速度，加快软土固结，从而提高抗剪强度。具体的处理方法是采用挖除换填，设置垫层，土工格珊，袋装砂井，超载预压等分项进行的。袋装砂井平面布置按正三角形布置，根据路段情况确定直径、根数、砂垫层及双向拉伸土工格珊数量；砂料一般采用分选性好，渗水率较高的中粗砂，大于0.5cm的砂含量占总重量的50%以上，含泥量小于3%，最大粒径不大于20mm，不含有有机质、粘土团块和其它杂质的沙料进行充填。砂井的布置范围一般比路堤范围宽一些，使路堤以外一定范围内地基土能加速固结，这对于提高地基的稳定性和减小侧向变形以及由此引起的沉降有好处。为了保证袋装砂井内渗出来的水能顺利排出，在砂井顶部铺设50cm厚的砂垫层，袋装砂井顶部伸人砂砾垫层内至少30cm，使其与砂砾垫层贯通，保证排水畅通。当加固面积较大时，需设置纵横盲沟，在纵横盲沟交叉处设排水井，井内积水用水泵排出。砂垫层的边部设泄水孔通至排水沟，泄水孔直径5cm，间距1m。泄水孔内侧设一层碎石或土工布反滤层。以利排水和防止砂垫层砂的流失。加固区设排水沟，以构成较完整的排水系统，这是软基处理的关键所在。

4.2高压喷射注浆技术处理软土路基的施工方法高压喷射注浆技术是化学注浆技术结合高压射流切割技术发展起来的。其实质是采用钻机先钻进至预定深度后，由钻杆一端安装的特别喷嘴，把水泥浆液高压喷出，以喷射流切割搅动土体，同时钻杆边旋转边提升，使土粒与水泥浆混合凝固，从而造成一个均匀的圆柱状水泥土固结体，以达到加固地基和止水防渗的目的。成桩质检技术的研究，喷嘴结构及管路的改进，施工设计质检规范的制订，现场技术管理问题，降低成本和冒浆等问题，高压喷射注浆技术主要应用在N值(土壤标准贯入值)为0～30的淤泥、粘性土、砂土、砂砾及含部分卵石层的地基中，用于铁路、公路和建筑物基础加固防止下沉，坝基等防渗帷幕，以及施工中的临时支护等。

5.结语软土地基上修建高等级公路，软基处理质量

如何是工程成败的关键。合理地对软土路基进行处理和施工，对整个路基工程的安全、质量、造价及工期都会产生重要影响，因此必须引起足够的重视。