探討高速公路軟基的設計及處理方案

林瓊

（汕頭市公路勘察設計院，廣東 汕頭 515041）

1 工程慨況及軟土地質特征

惠莞高速公路惠州惠東至東莞常平高速公路惠州段起點為廣東省惠東縣城北側，與國道324 線相接，終點為惠東縣瀝林鎮老虎坑，長49.1公里，按行車速度120公里/小時進行設計，路基寬度34.5米，為雙向6 車道，工程已于2006年底動工建設。本項目地貌單元主要為剝蝕丘陵，在丘陵間分布沖積平原或洼地。根據工程地質勘察報告，在沖積平原或洼地等多個路段有軟基零星分布。軟土分布形態常呈現透鏡體狀、雞窩狀，軟土厚度一般較小，為0.5～3m，且多分布于淺表，軟土含水量高，一般為32.4～85.5%；壓縮性大，壓縮系數α0.1～0.2＝0.42～2.04MPa-1；孔隙比大，一般為1.03～2.38；固結系數CV 一般為10-3cm2/s 量級；滲透系數K20 一般為～10-7cm/s 量級；強度低，天然狀態下十字板抗剪強度Cu 為14～20KPa、靜力觸探錐尖阻力qc 一般為0.3～0.6MPa、標貫擊數為3～5 擊、天然地基承載力σ0 低，一般為40～80KPa 等。

2 軟土地基處理設計原則

根據《公路軟土地基路堤設計與施工技術規范》（JTJ017-96），一般路段工后沉降≤30cm，橋梁及橋式通道臺后5～7H（H 為臺后填土高度，以m 計）范圍內的工后沉降≤10cm，其它涵洞、通道等構造物處路堤的工后沉降≤20cm。為了提高行車的舒服性，有條件的路段，盡可能減少工后沉降。地基的最終沉降量計算采用分層總和法，壓縮試驗資料用e－p 曲線，并采用沉降系數校正總沉降，沉降系數Ms 為1.3～1.7。壓縮層計算深度為預估的地基附加應力與地基土自重應力比為0.15的深度。穩定驗算采用總應力法，安全系數以K＞1.2 控制，強度指標采用原位測試指標。根據沿線軟土分布特點、填土高度、總沉降及工后沉降的大小、軟基處理施工的特點及工程其它要求，確定軟基處理原則如下：

（1）厚度及埋深≤3～5m的路段，采用清淤換填碎石土處治；

（2）對軟土厚度＞3～5m 路段，則采用袋砂井堆載預壓處理。袋裝砂井處治深度為穿透軟土層并進入硬土層0.2m。袋裝砂井間距為1.1～1.3m，按等邊三角形布置，砂井直徑7m。部分路段軟土埋較深、存在上覆砂土層或硬塑亞粘土層，采用不打設袋裝砂井，只進行超載預壓處理方案。

局部地面橫坡較陡或軟基底板坡度較大，路基或地基穩定性不足的路段，采取水泥攪拌樁處理。水泥攪拌樁的樁徑為0.5m，樁位在平面上呈等邊三角形布置，樁距采用1.0～1.5m。設計的樁長為穿透軟土層，如軟土層下臥層為強度較低的亞粘土，處理深度應適當加長，施工過程中先試樁，確保樁尖能達到較好的持力層。設計摻灰量為50kg/m，樁身的無側限抗壓強度為R28 不小于1.0 MPa。

（3）對軟土厚度小，填土高度低，工后沉降滿足規范要求，又無軟弱傾斜面的路段，不對深部軟基處理。

3 軟基處理方案

根據軟基處理原則，經過對本合同段存在的軟基逐段進行認真分析研究、計算、確定采取以下處理方案，主要有清淤換填、水泥攪拌樁等：

（1）K37+830～K37+920 段：

地貌單元：屬低丘間沖積洼地；

典型地質條件：0.5m 耕土+1.5m 淤泥+1.5m亞粘土（可～硬塑）+砂墊層。

工程特點：此路段為水塘路段，路基填土高度7.3～9.8m；

處理方案：由于軟土填深淺，厚度小，路基填土較高，采用挖淤泥換填碎石方案。

處理方案原理：挖淤泥換填強度較高、透水性好的填料是軟基處理中最常用的方法之一，置換后的土基強度較高，可作為路基的持力層，基底的附加應力通過換填的材料向下擴散，減少作用于底下軟弱土基的附加應力，從而減小沉降量，加速軟土層的排水固結。完全地把軟土層挖除換填是軟基處理中最徹底的方法。在本路段中，根據前面確定的軟基處理原則，將路基表面0.5m 耕土+1.5m 淤泥挖除后回填碎石。

（2）K37+920～K38+020 段：

地貌單元：屬低丘間沖積洼地；

典型地質條件：1.8m 淤泥+1.9m 亞粘土(軟～可塑)+2.4m 淤泥+1.1m 亞粘土(硬塑)+砂土層。

工程特點：一般路基路段，路基填土高度為7.3～8.2m。

處理方案：由于軟土埋深大、路基填土較高，分布段落零星，采用水泥攪拌樁處理方案，水泥攪拌樁樁徑0.5m，樁距1.0m，樁長7.0m。同時增加了堆載預壓方案，將路基荷載提前加載。設計水泥攪拌樁單樁承載力不小于300KPa，復合地基承載力不小于200KPa。

處理方案原理：水泥攪拌樁是一種應用較廣泛的地基加固方法，通過水泥漿或水泥等粉體與軟土的強制拌合，硬化后形成有足夠強度的水泥土樁，與樁周土基起復合地基的作用。

4 軟基施工監測

由于軟土性質復雜多變，根據廣東省成功的經驗，在軟基上筑填路基，必須采取嚴密而完善的監測措施，對施工加載過程中路堤的沉降和穩定性變化規律進行全過程監控。

觀測斷面的設置：施工監控斷面分為普通觀測斷面和重點監控斷面。

普通監控斷面：每隔100～200米設置一個，主線每個普通監控斷面設置表面沉降板3 塊，分別埋設于路堤中心及兩側路肩外，沉降板在鋪筑砂墊層前埋設。

重點監控斷面：設置于填土高、軟土性質差、并具有代表性的軟基路段。每個重點監控斷面設置表面沉降板3 塊，分別埋設于路堤中心及兩側路肩外；測斜管2 孔，分別埋設于路堤兩側坡腳處。孔隙水壓力儀4個，埋設于路堤中心。本合同段軟土路段短，只設普通監控斷面。觀測頻率：施工期間沉降觀測頻率表

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觀測穩定標準：

監控標準采用沉降、側向位移兩項指標綜合控制。根據廣東省的經驗為：沉降速率不大于10mm/d，、側向位移不大于5mm/d。每一級加載完成后繼續進行觀測，直至達到以下穩定標準后方可進行下一級加載，沉降速率小于6mm/d。

卸載標準及路面鋪筑時間的確定：

路面鋪筑必須待沉降穩定后進行，采用雙標準控制：即要求推算的工后沉降量小于設計容許值，同時連續兩個月觀測的沉降量每月不超過5mm，即在經過一段時間預壓后，若連續兩個月的觀測沉降速率小于5mm/月時，路基沉降基本穩定，此時方可卸載并開始路面鋪筑。本合同段軟土路基在采用清淤換填、水泥攪拌樁方案處理后，路基沉降和穩定基本上符合設計要求，效果良好。

5 軟基路段施工注意事項

5.1 由于軟土地基復雜和多變性、在軟基處理及路基荷載加載過程中應根據軟基監控成果進行動態設計。

5.2 由于本合同段軟土零星分布、軟土埋深、厚度在橫、縱向變化都較大，在軟基處理施工前應復核地質條件，加密靜力觸探測試，按要求每40米沿線路方向每個斷面至少布置1個靜力觸探孔，進一步查明軟土路基地質特征。上報業主及設計部門，并根據地質特征可適當調整處理方案。

5.3 在軟基處理施工前應先試樁，驗證水泥攪拌樁的適宜性，確定軟基處理打設深度。

6 結束語

軟土地基處理施工技術難度較大，質量要求高，軟基處治的方法很多，各種方法都有它的適應范圍。具體工程的地質條件千變萬化，對地基處理的要求不盡一致，而且施工部位采用的機具、當地的材料都會不同，因此必須具體分析，從地基條件、處理要求、處理范圍、工程進度、材料機具等方面進行綜合考慮，以確定合適的處理方法。

[1]公路路基設計規范 JTG D30-2004 中華人民共和國行業標準

[2]公路軟土地基路基設計及施工技術規范JTJ017-1996.人民交通出版社.