芻議高速公路軟基處理施工技術措施

葉紹洪

1 引言

軟基是指內聚力小，抗剪強度低，孔隙比大，壓縮性高的淤泥、淤泥質土及其它高壓縮性土。軟基具有強度低，壓縮性大、透水性小等特點。軟土地基的強度、變形隨時間的變化而變化，其變化規律與土的類別、性質、邊界排水條件、受荷載形式、時間等諸多因素有關，要了解軟土地基的強度、變形規律就必須了解以上因素。因此修建在軟土路基上的公路、橋梁等工程必須重視實地調查研究，提出切實可行的技術措施及適宜的處理方法。

軟土加固技術從原理上可以分為以下幾類：①改良土質；②換置；③補強。現在在高速公路建設中經常應用以下方法：置換法、固結法、降低應力法、反壓護道、擠密法、土的加勁（土工布、加筋土、土工格柵）,以及化學加固法等。從以上軟基處理方法在工程實際中的應用情況來看，對其效果評價不一。在如此多的軟基處理方法中，究竟哪種情況需要哪種方法，方法的適用范圍如何。下面對這幾種方法進行簡單介紹。

2 軟基的幾種處理方法

2.1 深層攪拌樁法

深層攪拌樁的處理范圍：①橋臺（包括橋形通道）臺背附近20米以內；②管涵基底及基礎邊緣外延3米左右；③箱涵、蓋板涵及箱形通道基底及基礎外延5米左右。攪拌樁樁長設計以經濟合理，滿足沉降量及承載力要求為原則，當軟基不太厚時。考慮到現有樁基的施工能力及樁身的質量保證，設計樁長不宜大于15米。施工時施工場地應事先平整清理地表障礙物。施工可按以下步驟進行：①深層攪拌樁機械就位；②預攪下沉；③噴灰（或噴漿）攪拌提升；④重復攪拌下沉；⑤重復攪拌提升至孔口；⑥關閉攪拌機械。

深層攪拌樁是一種快速處理軟基，減少工后沉降較為理想的方法，可用于結構物處如涵洞、通道、橋臺的軟基處理，它一般比排水固結方法節省工期，但應注意它的造價約是排水固結法的3～5倍（石灰攪拌樁約為3倍，水泥攪拌樁約為5倍）。由于經深層攪拌樁處理的軟基沉降量很小這為公路上軟土路段常見的橋臺跳車問題提供了一條解決途徑。

2.2 排水固結法

在軟土地基中打入砂井，經過預壓加速地基土固結從而提高地基土強度。美國在30年代首次在加州公路上應用砂井預壓法，獲得滿意效果。隨著其應用及發展，后又分成幾種新的方法如袋裝砂井法、塑料芯極排水法、真空排水預壓法及降水預壓法。

2.3 輕型填料法

即用密度小的煤渣等重量輕的填料為原料，盡量減少地基沉降保持填土穩定。近年來，國外很多國家采用高分子材料作為填方材料使用。如挪威和美國采用超輕量材料的抱沫聚苯乙烯作為道路填方材料及軟基橋臺引道填方。對于改善地基沉降有良好效果。此后法國、日本也相繼將該法用于具體工程中。

3 復合地基法的應用

按一定間距和分布，在軟土層中打設許多樁柱以形成復合土層，由復合土層組成的地基即為復合地基。

樁一網復合地基，就是樁和網的組合，這種地基是指天然地基經過處理，下部土體得到豎直向“樁”的加強，然后在該區上部鋪設水平向“網”（土工合成材料）。由此形成加筋土復合地基加固區，使網一樁一土協同作用，共同承擔荷載。樁一網復合地基體系從上到下由三部分組成：①上部加筋土（路堤）；②中部加筋褥墊層；③下部樁土加固區。其中②、③兩部分對荷載應力具有較明顯的擴散作用，可有效減小地基沉降量。

樁一網復合地基中的加筋褥墊層具有應力擴散作用，但當底部較寬時，這種擴散衰減效果不明顯，即存在所謂的“尺寸效應”。

水泥深層攪拌樁法加固軟土路基，不需預壓期，受自然因素影響小，再配以上部鋪網，工藝簡單，兼有多種效能，可在處理淤泥等軟土地基的工程中應用。

3.1 適用路段

①高填方橋頭路段，對橋頭高路堤下的厚層軟土地基，若采用排水方案，即使預壓期較長，也難以達到工后沉降標準，易形成臺階，路面要隨著沉降的持續發生不斷整修。采用復合地基方案并結合搭板過渡能較好的解決這一問題，處理范圍以沿路線方向臺背附近20～50米為宜，具體視橋梁規模、路堤高度和軟土厚度確定。②橫穿公路構造物段，主要是箱涵、蓋板涵路段。

3.2 技術要求

①工后沉降。經復合地基處理后的工后沉降。橋頭路段不大于5cm，涵洞與通道基礎不大于10cm。②地基承載力。復合地基承載力應滿足各段高速公路原設計要求。③地基穩定性。復合地基穩定性應滿足設計填土高以及路面荷載作用下的穩定性。

3.3 設計要點

①樁長設計以經濟合理，滿足沉降量和承載要求為原則，但軟土不太厚時（約10m）可穿透軟基。樁體的平面布置通常有等邊三角形和正方形兩種，粉噴樁的設計為50cm.碎石樁設計為80cm，樁間距可通過計算確定。②不同結構物和路段處理方案

a橋頭軟基：橋臺臺后路段復合地基的設計應注意主次分明均勻過渡，沿路線方向設計可分為兩部分，橋臺搭板區是對不均勻沉降最為敏感的部位，應采用較小的樁間距，這一部分設計長度應包括整個搭板，并不宜小于10m；緊接后面的路段為過渡區。可采用中等的間距。另外路肩外側路基部分，其樁柱間距以相應于內側適當加大，樁長也可以適當減少。

b涵洞與通道：涵洞與通道對地基的承載力要求由其基底平均壓應力大小確定。箱形涵洞和箱形通道為整體性好的的鋼筋混凝土結構，剛度大，基底壓力較小，因此對軟基的適應性較強。

3.4 計算方法與施工技術

關于樁柱的單樁承載力以及網的拉力計算可參閱國標《建筑地基處理技術規范》和有關地基處理手冊。不同地區軟土地基有各自的特點，在選定高速公路軟基處理方法前，應做詳細的地質勘察、計算、經濟分析和一些試驗段進行現場測試，多種因素影響著處理方法的選擇，高速公路軟基處理方法無一定的模式但卻有一定的原則，這就要依據土力學基本原理，以及根據地基特點選擇合理可行的方法，達到如下基本要求：地基須滿足施工期穩定、側向變形和差異沉降盡可能小、工后沉降滿足規范要求、技術可行、施工方便、經濟合理、滿足環保等要求。

[1]地基處理技術規范[S].北京，中國計劃出版社，2005.