某高速公路工程軟路基處理研究

王恩峰，鄧寶智

（1.浙江省宏途交通建設有限公司 ，浙江杭州 310051；2.長沙理工大學，湖南長沙 410076）

1 工程背景

威海高新區雙高公路，擬建路線位于威海市的城陽區。路線起自威海市城陽區內省道白沙河大橋南岸，與仙山西路順接，沿白沙河南岸展線，在白沙河治理工程的橡膠壩西側跨越白沙河，路線轉向西偏北。其中一段為濱海堆積平原的粉砂淤泥質海岸地貌。其上部是淤泥質粘土，屬不良地基土，據其力學特征具有壓縮性高，靈敏度高，欠固結，低抗剪強度，廣泛分布，較大厚度(平均7.0 m)。該段路路基下面有軟土層，大含水量，低強度，屬壓縮高或壓縮性中等軟土，均稱為軟路基路段。上部填土在該軟路基路段，將產生路面結構和使用荷載作用下較大沉降。地質性質差，地基的變形及特定要求不能直接滿足，加固處理必須進行。本文將針對聯合真空堆載預壓法在該雙高公路工程中的應用進行討論。

2 軟路基研究的必要性

越來越多的公路工程建設在軟土地基上。具有高壓縮性軟土、大含水量、低滲透性、低抗剪強度等特點，具有一定的結構性。壓縮變形和剪切變形在附加應力作用下會產生很大沉降，因承載力甚至會破壞。以下問題經常遇到:

（1）地基總沉降大沉降不均勻；

（2）地基沉降達幾年，甚至幾十年，歷時很長；

（3）建筑物地基承載力低，穩定問題會遇到。

為滿足設計要求解決上述問題，就必須進行對實際工程中天然地基處理，總投資的比重中約有1/3左右，被地基處理的費用占據。工程質量和施工工期很大地受軟基處理方法影響，單位投資和管理的經濟效益和社會效益受到直接關系。目前排水固結、復合地基、真空聯合預壓等方法是軟基處理的主要方法。不僅要求高速公路路堤穩定，沉降變形也有很高的要求，目前高速公路軟土路基的營運情況中，“橋頭跳車”，以及平整度差的問題是工后沉降和不均勻沉降過大造成的，所以有必要針對工程實例進一步進行設計施工檢測的分析與研究。

3 淤泥和軟土地基處理的選擇方案

3.1 相關資料的調查、收集、分析

在處理方案的選擇前，應調查、收集有關資料，地質勘察現場施工條件資料要掌握。處理設計軟土路基時，相關技術要求如路基強度、沉降、變形、抗液化等應滿足，地基處理范圍也應得到確定。通常向外放大若干尺寸要按路基底部寬度尺寸，應處理路基軸線方向到軟基邊緣，使應力在土體中擴散要求得以滿足。某地區設計和施工經驗的總結往往是該地區常用處理路基的方法，材料來源、機具、工期、造價和效果綜合體現出來，所以，應重視軟弱路基上類似地基處理的經驗。

3.2 確定淤泥和軟土路基處理方案

3.2.1 初步選定路基處理方案

初步選定對周圍環境有影響的工程規模及結構類型、使用要求、材料情況、施工條件、造價等因素，根據路基地質條件，選擇幾種可供考慮的路基處理方案。勘察工作提供的資料通常僅作一般性的對軟土描述，而土的物理力學組成狀況及其性質指標卻沒有提供。如厚度較大的軟弱土體，已明顯不經濟，不允許開挖換土，對此，必須考慮不同的處理方法。在方案確定時，必須明確地了解硬性雜質在軟土中的含量和埋深。對于軟土地段由于湖塘沉積而形成，水泥土攪拌樁的強度顯著地受到其淤泥質粘土的含量和有機質含量的影響，因此最薄弱層的含水量軟土中和有機質含量等必須查明其物理性指標。在相當深度范圍的軟土地段土質疏松并且有較多的空隙，很難密封真空預壓。用壓力注漿的地基處理施工方法，攪拌樁、旋噴樁、注漿和樹根樁等對水泥混凝土，漿液或水泥干粉的用量會受到地層中空隙的存在的影響，也會無法保證質量，嚴重時會因漿液的漏失而受損。

3.2.2 比較初步選定方案的技術經濟

對幾種初步選定的路基處理方法，分別從各種因素如預期處理效果、材料來源、消耗、造價、施工進度，以及對周圍環境的影響等，分析和對比技術經濟，最佳的處理路基方案從中選擇。此外，路基處理方案在選擇時，同時上部填筑路堤的整體性和剛度應考慮加強，有時兩種路基處理方法可能綜合到一個方案。路基容許承載力在真空預壓加固后可高達130 kPa。采取碎石樁，可使得路基容許承載力大約提高到200 kPa，從而承載力較高的超高路堤填方地段設計要求可得到滿足。有時在處理的路基內先打設塑料排水帶，可以減少軟土路基內孔隙水壓力，排水的歷程得到加快，這樣效果會更好。有時塑料排水帶被碎石樁代替，發揮碎石樁較好的抗剪強度作用，可以防止預壓堆載場地變形，減少相鄰建筑物穩定受到的影響。工程實踐表明，路基整體性和剛度加強的方法，能使得路基的不均勻變形減少。因此對需進行地基處理的工程，按有關規范的規定，加強上部結構的剛度和強度，從而產生顯著的效果。

3.2.3 現場實體試驗選定方案

在具代表性路段，對路基處理已選定的方案，進行現場實體試驗。比如：機械設備調試，施工工藝、各項施工參數如用料及配合比等的確定，加固設計預期的參數效果的檢驗，總之，要創造順利條件給今后施工，從而加快工程建設進度。為檢驗路基處理效果，經常在結束路基施工處理后，根據地質不同的條件，時效的作用考慮，再進行檢驗須經一定時間的休整恢復。因為加固路基后，往往需有一定的時間，其復合地基的強度和模量才能得到提高，且在一定的時間內強度和模量會隨時間的延長而不斷地增長。因此，應盡量提早安排路基施工處理，并確保路基的穩定性和安全度。對被加固的軟弱路基在處理路基前、施工中和施工后，一般都要進行現場勘探和測試，有鉆孔取樣、十字板試驗、荷載試驗等檢驗勘探方法。有時試驗需要采用多種手段，評價路基處理的綜合效果。見表1所列和圖1～圖4所示。

表1 指數擬合得到的曲線參數一覽表

圖1 DK176+800—DK177+200擬合曲線圖

圖2 DK178+585—DK179+050擬合曲線圖

圖3 DK185+300擬合曲線

圖4 DK187+450擬合曲線

4 常用加固淤泥和軟土路基基底的方法

（1）換填法：厚度小于2 m的淤泥及軟土，可全部挖除淤泥、軟土，在滲水性強的土層上換填路堤筑于基底，在路基施工范圍內。

（2）強夯法：強夯法處理的效果對于粘土或淤泥質土和飽和度較高的路基不明顯，但強夯置換法，在夯坑內回填塊石、碎石、砂或其他顆粒材料，通過夯擊排開軟土，從而在地基中形成塊，近年來國內相繼得到采用。

（3）拋石擠淤法：淤泥在厚度小于3 m呈流動狀態，表面無硬殼，石料易得時，排水困難，一定數量的石料可從路基中部向兩側拋投，擠出淤泥到路基范圍以外，路基強度得到提高，所用不易風化尺寸一般不小于0.3 m的石料宜采用的大塊石。

（4）反壓護道法：當超過極限高度的1.5倍路堤高度時，通過反壓護道使路堤下的淤泥或軟土趨于穩定，護道一般可采其高度為路堤高度的0.3到0.5倍的用單級形式。

（5）砂墊層法：可在軟土路基頂面鋪設0.6 m到1 m厚砂墊層，在軟土地區路堤高度小于兩倍極限高度時，一個排水面形成，路面底部的排水得到促進，路基強度與穩定性得到提高。

5 結語

在施工淤泥及軟弱地基處理的過程中，對軟弱路基的各種特性、路基允許值必須充分得到了解，經過技術經濟認真細致的比較，處理方案制訂出來，加強施工中質量控制，管理措施要制定，及時發現問題，修正方案，確保工程質量符合規范要求和設計標準。

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