國道軟基處理及觀測技術研究

王耀葆+姚戰文

【摘 要】近些年來我國經濟快速發展，快遞業隨之也得到了充分發展。公路交通作為經濟發展主要動脈承擔了大量交通運輸任務，國道是我國現階段公路運輸主要交通形式。作為一個整體系統性構筑物，國道對公路地基承載力要求較高。在一些軟土地區，國道地基需經系統化處理才可滿足地基對承載力的要求。本文通過對國道軟土地基理論研究，并結合實際工程中有關國道軟基處理施工總結的經驗對國道軟基處理與觀測技術進行了幾點研究：（1）對現有國道軟基處理及觀測技術進行相應理論性研究，并分析總結各處理技術及觀測技術各方面優劣性；（2）在對軟基處理及觀測技術進行相應理論研究的基礎上，通過實際工作中經驗總結對現有的國道工程使用的軟基處理及觀測技術進行相應改進，并將改進措施進行總結分析；（3）利用相關有限元分析軟件并結合試驗驗證相結合的方法對改進后的軟基處理及觀測技術進行驗證。

【關鍵詞】國道；公路工程；軟基處理；觀測技術；有限元分析

0 概述

國道是我國的一種重要交通運輸載體[1]。近些年來我國大力發展國道交通運輸，隨之而來的國道大規模建設也逐漸興起[2]。軟土地基地區的國道建設，由于我國在軟土地區地基處理與觀測方面的技術限制而受到了一定制約[3]。歐美一些發達國家由于公路建設優先于我國，所以在軟土地基處理方面取得了較多工程經驗與理論成果[4]，我國在新中國建立后隨著大量的軟土地區公路建設的需求也大力發展各種軟土處理與觀測技術[5]。但是隨著我國交通運輸量逐漸增大，車輛軸重增加[6]，原有技術在實際施工過程中難以有效地滿足設計要求與今后的使用要求[7]。所以，軟基處理及觀測技術的發展與研究再次成為國道建設過程中重要的研究方向。隨著有限元技術逐漸興起，利用有限元技術對軟基處理及觀測技術的驗證也逐漸成為了評價軟基處理及觀測技術有效性的重要手段。

1 國道施工軟基處理及觀測技術理論性研究與分析

由于現有國道軟基處理方法較多，在實際施工中根據不同的施工環境會對軟基處理技術進行相應改進。通過對現有國道軟基處理及觀測技術進行相應的理論性研究，并根據不同施工技術方法在處理機理上存在的差異進行相應分類，根據分類從理論層面有效地分析各種軟基處理及觀測技術的優劣性。

1.1 國道軟基處理及觀測技術理論性研究分析

根據不同施工條件與實際施工環境，施工單位會根據不同地質條件與施工技術采用不同的軟基處理技術進行相應處理與觀測。并結合現場實際施工條件對一些軟基處理技術進行一定改進，單純從技術層面難以區分不同的軟基處理技術方法。所以針對軟基處理原理可以將軟基處理技術分為以下幾種處理方法：

1）表層處理方法

通過運用表層處理，增加表層軟土排水途徑或者表層力學平衡方法來加速軟基的沉降固結速度，減小后期沉降的方法可以稱之為表層處理法。這種方法可以通過在施工過程中或者使用過程中加快固結速度或者平衡軟土向兩側隆起的趨勢來減小沉降，保證路基的穩定。

2）換填處理方法

換填處理方法是較為常用的一種軟基處理方法。換填處理方法主要是依靠將軟土挖除，然后換填水穩性與壓實度好的材料來保證路基原地基承載力的要求。

3）排水固結處理方法

利用在軟土層中打設粒料樁、沙袋或者塑料排水板等材料，增加軟基豎向的排水途徑，加快軟基中水分的排除，加快軟土的沉降與固結從而保證軟基的穩定性與承載力。

1.2 國道軟基處理及觀測技術有效性研究分析

通過對軟基處理方法的處理機理進行相應研究分析，針對各種不同方法在施工現場應用情況進行研究。可以針對不同軟基處理方法在現場施工情況的使用情況可得到以下幾點優劣性：

1）表層處理方法在具體施工過程中會由于施工時間過長而對施工進度產生一定影響，且由于處理深度較淺，不能有效的從性能上改變基底軟土的性質。所以，常會在投入使用后一段時間內逐漸出現沉降且逐漸增大。優點是采用這種方法進行軟基處理，造價較低，施工簡便，容易操作。

2）換填處理法在具體施工過程中是效果比較好的一種軟基處理方法。采用換填法可以直接將性質不符合承載力要求的土直接移走，換填成為承載力符合要求的優質土。但是這種方法會由于換填量大，對施工管理造成較大管理難度且造價較高。

3）排水固結處理法是一種技術難度要求較高的軟基處理方法，且在處理效果方面明顯優于表層處理法，但是由于造價較高且專業技術要求較高，對施工單位技術能力要求較高。但是由于處理效果好，在一些較為重要結構部位以及工程中，常常采用粉噴樁、旋噴樁等等技術措施來對國道范圍內的軟基進行處理。

2 軟基處理及觀測技術改進及對比分析

根據對現有軟基處理技術進行相應理論性分析與實際經驗總結，針對各種方法的優劣性，對現有技術進行相應改進。利用有限元分析技術對改進后的軟基處理與觀測技術進行相應的有限元分析對比，研究其先進性與有效性。

2.1 軟基處理及觀測技術對比分析

針對現有軟基處理及觀測技術，結合實際施工經驗，相應進行一下幾點改進來保證軟基處理效果可以達到標準要求：

1）針對施工中出現的由于觀測不到位而直接導致路基邊坡失穩得現象，在進行觀測點布置是應當在每100m設置一處觀測斷面，觀測頻率應當固定在每2天進行一次觀測并記錄數據。數據記錄完整后應當進行數據對比，對比結果不應當小于10mm/日。如果發現沉降速度曲線出現反彎點或者出現突變，則應采取措施，防治路基失穩。

2）在進行相應軟基處理前，應當預先設置試驗路段進行試驗驗證，測試軟基處理系數。根據實際測試軟基處理效果對采用的軟基處理方法進行相應效果評價。在測試合格后按照安全系數的1.3倍進行現場軟基處理。

3）在進行施工前按照規范對現場軟基進行實際勘探，利用釬探等地基勘探激素對現場軟基進行實地勘測，根據勘測結果研究其軟土指標。釬探結束后如果軟土指標較差，難以滿足設計承載力要求，應當堅決采取換填。換填過程中，應當直接開挖至下臥層，保證持力層厚度后方可進行下一步施工。

2.2 軟基處理及觀測技術改進措施驗證

根據將現有軟基處理及觀測技術進行相應改進，并采用有限元分析軟件對改進后的軟基處理及觀測技術進行了相應對比研究分析。對比分析后得到以下幾點結果：

1）采用改進后的觀測技術我們可以發現可以有效地得到軟基變化曲線，并及時發現軟基沉降危險；

2）進過對比研究分析可以看到，改進后技術可以更加有效地保證軟基處理效果。改進后軟基處理結果表明，沉降為原有技術處理后的50%，明顯小于原有技術。

3 結論

根據對原有的軟基處理及觀測技術進行相應的改機，得到了在施工過程中嚴密觀測沉降并有效處理軟基的技術，經過有限元分析后根據實際的對比結果我們發現改進后的技術措施有效地減小了軟基沉降速度。

【參考文獻】

[1]羅廣發，羅志強.高等級公路軟基加固工程的固結沉降計算分析[J].中南公路工程，1996.

[2]陳華福.統計電算化教程在統計學中的應用[M].北京：冶金工業出版社，2001.

[3]趙樹德.土力學（第三版）[M].北京：高等教育出版社，2001.

[4]錢家歡，宗澤.土工原理與計算（第二版）[M].北京：中國水利水電出版社，1996.

[5]許江南.道路工程軟土路基三種最終沉降推算方法的比較[J].浙江水利科技，2005，15（1）：7-8.

[6]邢書珍，刑天奇.非線性最小二乘法擬合的計算方法[M].中國鐵道科學，1995.（9）：64-71.

[7]楊果林.硬殼層軟土地基中界面附加應力研究[J].湘潭礦業學院學報，1996.11（1）.

[責任編輯：王偉平]