淺析高速公路軟基處理措施

馬林軍

摘 要：軟土的物理力學(xué)性質(zhì)差，具有天然含水量大、強(qiáng)度低和易受擾動(dòng)影響等特性。高等級(jí)公路路面的造價(jià)昂貴，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)高，對(duì)路基變形與穩(wěn)定性的要求十分嚴(yán)格。這些都使得軟土地區(qū)高速公路的變形與穩(wěn)定性控制成為高速公路路基工程中遇到的主要技術(shù)難題。所以軟基處理是公路建設(shè)中的重要課題，做好軟基處理直接關(guān)系到公路的質(zhì)量，交通的安全，國(guó)家的利益。

關(guān)鍵詞：高速公路；軟土地基；加固

軟基處理一直是公路建設(shè)中的技術(shù)難題，地形的復(fù)雜多樣決定了不同的地質(zhì)狀況應(yīng)采用不同的軟基處理方法，即使相同的地質(zhì)情況，采用不同的軟基處理方法也會(huì)有不同的效果。所以，在軟弱路基設(shè)計(jì)和施工處理過(guò)程中，必須通過(guò)詳細(xì)的研究，掌握軟土的性質(zhì)和土層特征，采取合適的工程措施，才能保證軟弱路基在施工期間的穩(wěn)定并控制高速公路的工后沉降。

一、軟土路基成因及其軟土路基特征

所謂軟土，比規(guī)范中的定義廣泛，包括強(qiáng)度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求的濕粘土，淤泥及淤泥質(zhì)土在工程上統(tǒng)稱為軟土，亦指高壓縮性的軟弱土層，軟土的主要成分是粒及粉粒，常成絮狀結(jié)構(gòu)，含水量高?？紫侗却?、透水性差、抗剪強(qiáng)度低、靈敏度高。路基強(qiáng)度及穩(wěn)定性與路基干濕狀態(tài)密切相關(guān)。路基干濕狀態(tài)是由土中含水量的高低決定的，而含水量的高低取決于各種濕源的作用和延續(xù)時(shí)間。由于路面寬、路基低、排水設(shè)施不全或失效，使得雨水和生活污水向路基內(nèi)滲透、地下水位升高，路基長(zhǎng)期處于潮濕狀態(tài)，加上土的水穩(wěn)定性差等原因，導(dǎo)致路基軟化。在荷載的作用下，地基承載力低，容易發(fā)生失穩(wěn)事故。地基沉降變形大，不均勻沉降也大，而且沉降穩(wěn)定歷時(shí)較長(zhǎng)。所以在軟弱路基設(shè)計(jì)和施工處理過(guò)程中，必須通過(guò)詳細(xì)的研究，掌握軟土的性質(zhì)和土層特征（特別是軟土的強(qiáng)度和變形動(dòng)態(tài)變化規(guī)律），采取合適的工程措施，才能防止路堤塌方、失穩(wěn)及橋臺(tái)破壞、路面開裂、橋頭跳車等等問(wèn)題。

二、軟土地基常見危害分析

軟土是指強(qiáng)度低、壓縮性高的軟弱土層 ，分為軟粘性土、淤泥質(zhì)土、淤泥、泥炭質(zhì)土及泥炭 ，前 3 種總稱為軟土。軟土在我省山澗谷地均有廣泛分布 ，其主要工程特性是 ：天然含水量高、孔隙比大、透水性差、壓縮性高、靈敏度高、抗剪強(qiáng)度低、流變性顯著。軟土的這些特征對(duì)軟土路基產(chǎn)生一定的危害 ，分析起來(lái)主要包括以下兩個(gè)方面 ：一方面 ，軟土路基強(qiáng)度及穩(wěn)定性差 ，當(dāng)軟土路基的抗剪強(qiáng)度不足以承受路堤及路面外荷載時(shí) ，軟土路基會(huì)產(chǎn)生局部或整體剪切破壞 ，造成路堤塌方、失穩(wěn)及橋臺(tái)破壞 ；另一方面 ，流變性顯著 ，當(dāng)軟土路基在上部荷載及外部荷載作用下產(chǎn)生過(guò)大的沉降變形時(shí) ，會(huì)影響道路的正常使用。特別是產(chǎn)生過(guò)大的不均勻沉降時(shí) ，造成路面開裂破壞 ，結(jié)構(gòu)物與路堤銜接處差異沉降 ，引起橋頭跳車 ，涵身、通道凹陷、沉降縫拉寬而漏水 ，路面橫坡變緩、積水 ，從而引起路面損壞等 ，甚至?xí)?dǎo)致整個(gè)路基因失去穩(wěn)定性而遭到破壞 ，出現(xiàn)路面沉陷、橋頭跳車等病害 ，直接影響到交工后高速公路的使用。

三、軟基處理的常用措施

（一）砂墊層

對(duì)于一般地段，軟土層分布廣，地下水位高，路基設(shè)計(jì)為：自下而上：50cm土墊層+60cm砂墊層+粉煤灰路基（填土路基）+粘土封層其中土墊層主要是將原地物地貌調(diào)平，砂墊層主要就是將軟基中地下水排至路 基兩側(cè)，以利地基穩(wěn)定，并且有效防止彈簧現(xiàn)象向上反射。施工時(shí)，首先恢復(fù)中線，劃好路基底面邊緣線，進(jìn)行清理掘除工作（對(duì)于小的溝渠，應(yīng)清除淤泥，回填砂），碾壓后即可填筑土墊層，土墊層可分兩層填筑，土墊層頂面一定要做好2%-3%的路拱以利排水。砂墊層最主要的目的是排水，所以宜選用中粗砂，砂的含泥量（小于0.074mm砂粒）不宜大于15%.填筑前，先由測(cè)|考試大|量組精確放出砂墊層的邊線，邊線寬度應(yīng)預(yù)留路基沉降量，做預(yù)寬處理，否則路基沉了后寬度不足，用裝滿砂的編織袋沿邊線排好做成擋砂堤，高度與砂墊層厚同，外側(cè)坡度與設(shè)計(jì)邊坡相同，然后采用自卸汽車按一定間距卸砂，人工配合推土機(jī)整平，每2-3米設(shè)一檢查點(diǎn)測(cè)量砂層厚度，松鋪系數(shù)采用1.10左右，砂墊層一次全幅全厚上齊，頂面設(shè)置2%路拱，砂墊層要用水密實(shí)，當(dāng)路基荷載作用在砂墊層上后，砂墊層自動(dòng)密實(shí)并將地下水?dāng)D出排走。

（二）粉噴樁處理

在大中小橋橋頭、涵洞及通道處，對(duì)地基沉陷有嚴(yán)格要求的部位采用粉噴樁來(lái)加固地基對(duì)于粉噴樁鉆機(jī)來(lái)說(shuō)，鉆桿鉆頭形式優(yōu)劣關(guān)系到成樁質(zhì)量的好壞以及成樁效率的高低，同時(shí)也影響鉆盤轉(zhuǎn)矩的大小，所以對(duì)鉆頭應(yīng)優(yōu)化設(shè)計(jì)，使其滿足鉆速快、噴粉攪拌均勻的要求，此外鉆頭葉片的形式還應(yīng)保證反向旋轉(zhuǎn)提升時(shí)，對(duì)樁體混合土有壓密作用，而不使灰土地面翻升而降低樁體質(zhì)量，影響其密實(shí)度。施工前，首先要施工場(chǎng)地大致整平，根據(jù)圖紙由測(cè)量人員精確放出要處理的軟基范圍，然后用小竹簽等按照梅花型放出每根樁的樁位，間距控制在1.2米—1.5米，調(diào)試好各種機(jī)構(gòu)設(shè)備，并在鉆架上標(biāo)好測(cè)深標(biāo)記。將鉆機(jī)對(duì)中調(diào)平，開動(dòng)鉆機(jī)進(jìn)鉆，一般軟基或控制每分鐘進(jìn)盡1.5米—2.0米，遇到部分稍硬地層可放慢速度并加度后提鉆并開支氣泵、噴粉攪拌（為增加固化劑沿樁截面分布均勻性，可采用管口噴與葉片相結(jié)合的方式施工），同時(shí)適當(dāng)調(diào)整噴粉壓力，以防堵管或噴粉困難，利用自動(dòng)稱量裝置控制供灰量，樁徑50cm時(shí)，每延米樁長(zhǎng)控制供灰不小于45g（不計(jì)損耗）。

粉噴樁分為端承樁和摩擦樁，該段施工的大多數(shù)是摩擦類樁，摩擦類樁的樁軸力自上而下逐漸減少，最大樁軸力在樁的上部，這類樁由于地表覆蓋層缺少必要的壓力而易出現(xiàn)不密實(shí)或攪拌不均，以致影響樁的整體承載力，所以在鉆頭施噴完后要對(duì)樁上部1/3段重新噴灰復(fù)攪，以提高樁上部的承載力。

（三）塑料排水板

塑料排水板處理軟基的原|考試大|理是利用深插軟基的排水板，避免路基外側(cè)地表及地下水進(jìn)入路基范圍，當(dāng)填筑路基時(shí)，荷載作用于軟基，地下水由于受擠壓和毛細(xì)作用沿塑料排水板上升至砂墊層內(nèi)，由砂墊層向兩側(cè)排出，從而提高基底承載力。塑料排水板要在砂墊層完成后施工，由測(cè)量人員測(cè)量出需處理的范圍，也用小竹簽定出每根排水板的具體位置，插板機(jī)對(duì)中調(diào)平，把排水板在鉆頭安放好，開動(dòng)打樁機(jī)錘打鉆桿，將塑料排水板送入設(shè)計(jì)深度，把鉆桿提上來(lái)，將地面上的塑料排水板截?cái)?，并留有一定富余長(zhǎng)度，在塑料排水板四周填砂后即完成本根施工。施工中，一定注意“回帶”現(xiàn)象，即雖然鉆頭打至設(shè)計(jì)深度，但提升鉆桿時(shí)，塑料排水板隨鉆桿提升而上升的現(xiàn)象，此時(shí)要采用在鉆頭用短鋼筋頭等辦法防止“回帶”現(xiàn)象。

（四）土工織物鋪墊

在軟土地基表層鋪設(shè)一層或多層土工織物，可以減少路堤填筑后的地基不均勻沉降，又可以提高地基的承載能力，同時(shí)也不影響排水。對(duì)于淤泥之類高含水量的超軟弱地基，在采用砂井及其他深層加固法之前，土工織物鋪墊可作為前期處理，以提高施工的可能性。

只有根據(jù)不同的地質(zhì)情況，采用相對(duì)的處理措施，才能盡量解決軟基帶來(lái)的不良危害。實(shí)踐表明，在高速公路的修筑過(guò)程中，軟土路基的處理是一個(gè)需得到特別重視的問(wèn)題。由于高速公路對(duì)路基工后沉降的要求很高，而沉降恰是軟土路基處理的主要問(wèn)題，所以在軟土地基上修筑高速公路，特別是修筑高路堤時(shí)，如果對(duì)軟基不加以處治或處理不當(dāng)，往往會(huì)導(dǎo)致路基失穩(wěn)或過(guò)量沉降，直接影響到竣工后公路的運(yùn)營(yíng)狀況及其使用壽命。

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