淺談高速公路路基軟基處理施工方法

鄒廣輝

摘 要：軟土地基因其自身穩定性較差極易變形，為保證路基、路面、結構物的使用壽命必須對軟基進行處理。本文分析了公路軟土路基的特征及其危害，重點介紹幾種常見的軟基處理方法，說明不同類型的軟土地基處理方法的工作原理。以及簡要介紹軟基處理后路基填筑的沉降、位移觀測方法。

關鍵詞：公路軟基危害 處理方法 沉降、穩定觀測

引言

隨著我國改革開放國民經濟的騰飛，我國的公路事業也有了很大的發展。而我國幅員遼闊，地質類型多樣、豐富，在高速公路處于大規模建設過程中，難免要碰到軟土地基需要處理的情況，如何對軟土地基進行處理，使修筑在其上的路堤保持穩定，保證路基、路面、及構造物的使用壽命已經成為了我國公路建設施工部門普遍關注的問題。下面就經歷過的高速公路建設項目中軟基處理的施工方法進行簡單的介紹。

一.公路軟土路基的特征及其危害

軟土地基是指在濱海、湖沼、谷地、河灘沉積的天然含水量高、孔隙比大、壓縮性高、抗剪強度低的細粒土構成的承載能力較差軟土層。它具有固結系數小、固結時間長、靈敏度高、擾動性大、透水性差、土層層狀分布復雜、各層之間物理力學性質相差較大等特點。因此其對路基的穩定性危害也較大，概括起來主要有如下兩個方面：（1）強度及穩定問題。當軟土路基的抗剪強度不足以承受路堤及路面外荷載時，軟土路基會產生局部或整體剪切破壞，造成路堤塌方、失穩及橋臺破壞。（2）沉降變形問題。當軟土路基在上部荷載及外部荷載作用下產生過大的沉降變形時，會影響道路的正常使用。特別是產生過大的不均勻沉降時，會造成路面開裂破壞，結構物與路堤銜接處差異沉降，引起橋頭跳車，涵身、通道凹陷，滑動拉寬沉降縫而漏水，從而引起路面損壞等。公路路基的軟土地基施工是公路建設施工中較為重要的一個環節，是路基施工中比較難的一種路基情況，它將直接影響到后期路基施工填筑的施工周期和路基穩定性。

二、公路軟基的幾種常見處理方法

軟土地基處理方法很多，歸納起來有置換、排水固結、振動擠密、膠結和加筋等五大類。因此，需要針對具體的軟土地基形式，結合經濟性、工期、技術等指標綜合考慮。選擇比較有效的處理方法。在經歷過的高速公路建設項目中軟土地基處理主要有以下幾種形式，進行簡單介紹。

1、換填土層法

采用人工或機械挖除公路路堤下濕軟土部分，重新換填強度較大的砂、碎（礫）石、灰土或素土等，并分層填筑碾壓成型，形成良好的持力層。從而改變地基的承載力特性，提高抗變形和穩定能力。這是道路工程中常用的、比較簡單的一種方法。

2、擠淤法

用于湖塘、河流、秋冬季水田或積水洼地，采用拋填片石，使淤泥向兩邊擠出，以重型壓路機碾壓，再進行填土即可。

3、塑料排水板

塑料排水板是將塑料排水板打入土中，作為豎直排水通道。其優點是：濾水性好，可確保排水，達到使軟基進行排水固結的效果，塑料排水板具有一定的強度和延伸率，適應地基變形的能力強，板截面尺寸不大，插入時地基擾動小，施工方便。

4預應力管樁

鋼筋混凝土預制管樁對軟弱地基進行處理，是通過單樁軸向荷載的傳遞來承受上部荷載的過程.在軸向荷載作用下，樁身將發生壓縮變形；同時樁頂部分荷載通過樁身傳遞到樁底，致使樁底土層發生壓縮變形，這部分壓縮變形之和構成樁頂軸向位移，由于樁與樁周土體的緊密接觸，當樁相對于土向下位移時，樁側表面受到土向上的摩阻力，在樁頂荷載沿樁身向下傳遞的過程中，必須不斷地克服這種摩阻力，故樁身截面的軸向力隨深度逐漸減小，傳至樁底截面的軸向力為樁頂荷載減去全部樁側摩阻力，并與樁底支承反力（即樁端阻力）大小相等、方向相反，樁通過樁側阻力和樁端阻力將荷載傳遞給土體，即土對樁的支承力由樁側阻力和樁端阻力部分組成，由樁底土層的壓縮變形導致的樁端位移加大了由于樁身的壓縮變形引起的樁身各截面的位移，并促使樁側摩阻力進一步發揮.一般來說，上部結構荷載是通過樁側摩阻力與樁端阻力來承受，達到能在軟土地基上進行上部結構施工的目的。

5碎石樁

碎石樁是利用一種能產生水平向振動的管狀機械設備在高壓水流下邊振邊沖，在軟弱地基中成孔，在成孔中加碎料后振動和加壓擴徑的過程中，由于擴徑的作用，致使樁體周圍的土體進一步被擠密，砂土密度進一步提高，即砂土的孔隙比進一步減小，更增加了處理后地基承載力的抗振動液化的能力。減少變形和地基沉降量，提高土體的抗剪強度、增強地基的穩定性。

6、高壓噴射注漿法

利用氣壓、液壓等高壓力使水泥漿、水泥砂漿、粘土水泥漿、粘土漿等有固化特性的漿液通過管路從噴射孔噴出，直接切割破壞土體的同時與土拌和并起部分置換作用。凝固后成為拌和樁（柱）體，這種樁（柱）體與地基一起形成復合地基。灌漿法對加固淤泥軟土地基具有明顯效果。

7、土工合成材料法

土工合成材料是一種新型的巖土工程材料。它以人工合成的聚合物，置于土體內部、表面或各層土體之間，發揮加強或保護土體的作用。常見的加固路基土工合成材料有土工格柵，用土工格柵處理軟弱劣質地基和路基，主要是利用土工格柵表面與土的摩擦作用、土對土工格柵的被動阻抗作用、土工格柵孔眼對土的鎖定作用以及加筋補強作用，就是說，鋪設土工格柵能加大土體的摩擦、鎖定和阻抗作用，有效地阻止土體的位移、下沉、滑坍，提高路基的穩定性。

8強夯法

強夯處理地基主要通過起吊設備將重氣錘起吊到一定高度，讓其自由下落夯擊地面，同時產生強大的沖擊波。由于土體受到巨大沖擊能量的振動效應，致使土體結構破壞，孔隙水壓力增大。隨著強夯振動后的失衡，土體中的自由水和毛細水將隨著超孔隙水壓從土的顆粒間或人工排水通道中由高壓區向低壓區排泄，經過一段時間的土體恢復，使土顆粒密度增大，從而使地基強度得以提高。

軟基處理還有其他多種方法，如反壓護道法、砂墊層法、設置砂井法、貧混凝土樁法、粉噴樁法等等，可以根據不同的軟基類型，并考慮施工難度，工期、技術等多方面因素進行選擇，每種方法工作原理雖各有不同，但對處理軟弱地基都能收到良好的效果。

三、沉降及穩定監測

在軟土地段進行路基填筑，沉降及穩定監測是必不可少的，根據設計要求的不同，沉降的觀測主要可采用水平型沉降管和沉降板法，穩定位移的監測可采用測斜管和水平位移樁法。

1、水平型沉降管采用PCC型專用沉降管水平放置于路堤底部。一般應采用整根管，不進行搭接。水平管的十字凹槽應與地面平行放置，觀測時候采用沉降觀測儀配合高精度水準儀進行觀測。

2、沉降板由鋼或鋼筋混凝土底板、金屬測桿和保護套管組成。填筑開始即進行埋設，隨著填土的增高，測桿和套管也應相應接高，接高時測桿要垂直，用高精度水準儀進行觀測。

3、測斜管采用聚氯乙稀全塑高精度測斜管，埋設時下臥硬土層內，若軟土層深厚難以進入硬土層時，鉆孔至足夠深度不產生水平位移，視管底端的水平位移為零，作為固定端。導管埋至預定深度后，校正導向槽的方向并進行零點讀數測試，并測量管口高程。觀測采用測斜儀進行觀測。

4、位移觀測邊樁應根據需要埋設在路堤兩側趾部，同一觀測斷面的邊樁應埋在同一橫斷面上。要有足夠的埋置深度，并且要求樁周圍回填密實，樁周上部用混凝土澆筑固定，確定邊樁埋置穩固。觀測采用全站儀或紅外線測距儀進行觀測。

5、沉降及穩定監測頻率及標準

（1）施工期間，每填筑一層進行一次沉降觀測，填筑間歇期間每3天需觀測一次。路堤填筑完畢進入沉降后，第一個月每隔1周觀測一次，第2個月每隔15天觀測一次，第3個月開始每隔1個月觀測一次直至沉降期結束。

（2）水平位移觀測頻率與測定時間均與沉降監測同步。

（3）控制標準應按照技術規范和設計要求進行控制，當發現位移和沉降速率超標準時，應加密測次，實行動態跟蹤，分析原因，采取減緩填筑速度，甚至暫緩填筑，待變位速率減小到控制標準以內方可繼續進行施工。并真實、準確的填寫監測原始記錄，形成沉降、位移記錄匯總表、繪制沉降、位移曲線圖以及形成分析報告。提供卸載或面層等后續工程的施工時間。

總之，軟土地基的加固處理質量直接影響到路基的基礎承載力，進行軟土地基處理就是增加地基的穩定性，減少施工后的不均勻沉陷，也是保證道路建成后安全、高效運營的關鍵，所以施工技術人員必須意識到軟土地基的危害性，堅決以數據說話，采用切實可行的處理方案，積累經驗，為今后的施工打下堅實的基礎。