常流水地區的公路軟基處理工藝探析

劉慶忠

(廣西翔路建設有限責任公司，廣西 南寧 530029)

0 引言

隨著公路建設行業的不斷發展，工程建設上新出現的軟土地基數量和類型越來越多，軟土地基的處理成為了增強地基承載力的一個處理難點。軟土地基一般具有地形地貌復雜、軟土地質類型繁多、地基承載能力極差等特點，處理時間長、處理不易徹底且經濟成本大。軟土地基的處理不當，極大可能導致工后沉降或沉降不均直接影響到公路路基承載力，間接影響到公路的運營安全。丘陵地區的公路建設特別容易遇到軟土地基，而軟土地基的處理工藝很多，究竟哪種處理工藝更適合、更經濟、更便捷，很值得我們去探究。

1 軟土地基定義

《工程地質手冊》(第三版P475頁)將軟土定義為：軟土是一種軟塑一流塑狀態的黏性土，具有天然含水量大、壓縮性高、承載能力低等特性，是淤泥和淤泥質土的總稱。《軟土地區巖土工程勘察規程》2.1.1條的定義為：天然孔隙比≥1.0，天然含水量大于液限，具有高壓縮性、低強度，高靈敏度、低透水性和高流變性，且在較大地震力作用下可能出現震陷的細粒土，包括淤泥、淤泥質土、泥炭、泥炭質土等。雖然定義表述上有所區別，但定義的本質基本一致。通常情況下，含有軟土的地基即簡稱為軟土地基。

2 軟土地基的判定

目前軟土地基的判定在工程行業尤其是路基方面，各抒己見難以形成統一意見。特別是在工程變更上，要想獲得業主方和監理方的共同認可，需有強有力的說服依據。除特別復雜的軟土地基外的一般軟土地基是比較容易判定的，關鍵的判定在于似是而非的軟土地基。這時候就要分析清楚土層的成因、類別、范圍、物理特性及必要的化學特性，并通過試驗方法驗證是否超出設計及規范上限定的指標量值，超過了則確定為軟土地基，反之則不是軟土地基(見表1)。根據定義指標名稱來判定，同時具備表1特征指標的含水量高、壓縮性大、抗剪強度低、固結緩慢、外觀以灰色為主的細粒土，應鑒別為軟土。

表1 軟土地基判定標準表

當然，也有其他的通用判定方法，例如荷蘭觸探儀觸探判別、鋼釬釬深法、挖掘機開挖法等。

3 軟土地基處理原則

軟土地基的處理一定要干凈徹底，否則將會產生較多的工后沉降乃至整個路面損壞。軟土地基處理，根據地質條件不同和環境因素影響而采取不同的處理方法，如在軟基不深情況下采用挖除換填法、石灰淺坑法；軟基較深且流動性強時采用拋石擠淤法；軟基地質條件差且深度過大時采用擠密砂樁法、振沖碎石樁法、塑料排水板法等。措施得當，既可提高工作效率節約時間，又可以提高工程質量降低施工成本。但是無論地質條件如何或采取何種施工工藝，處理的根本原則是方案合理、便于施工、干凈徹底。

4 常流水軟基特性分析

4.1 常流水軟基特性分析

常流水區域的軟土地基的物理特性與普通軟土地基一樣，其性質與地基土的成層構造、沉積年代、成因類型有密切關系，物理性質指標相近。但作為承載荷載的地基，其工程性質卻可能相差極大。普通軟土地基具有含水量高、壓縮性高、透水性差、流變性強等特點。而在部分常流水區域，還存在著隱蔽性、雜亂性等特性。

如因水流沖刷導致表層土質流失，致使有一層較厚的比重較大的顆粒殘留在上面，從而使表層看起來質地堅硬，但是開挖后卻發現底下實為軟土，不易發現地基的軟弱性，這就是常流水區域軟土地基的隱蔽性特征；局部地區受山洪暴發影響，過后在重顆粒頂面殘留了較多的淤泥，長期反復的山洪沖積性淤積致使同一位置出現了砂礫或卵石與淤泥之間分層不明顯的軟土溝渠，這種雜亂的軟基不易被檢測出來，但承載力卻又不達要求，需實地勘察結合實驗方能最終確定為軟土地基，即為雜亂性。

4.2 常流水軟基的危害性

根據軟土地基的特性分析，這些軟土作為公路路基具有較大的安全隱患：

(1)地基承載力不均勻，致使路基抗剪能力差，從而導致路堤側向整體滑移，最終使路面開裂塌陷。

(2)橋梁、涵洞、通道等構造物與路堤之間沉降不均勻，產生嚴重的跳車現象。

(3)路基的不同程度變形致使路面過早遭到損壞，從而使公路壽命期變短。

當然，也存在其他危害，在此不一一詳述。因此，應充分認識軟土路基對公路的危害性，采取行之有效的技術措施，加強對軟土地基的處置管控，才能更好地確保公路路基質量。

5 軟土地基處理方案

5.1 地基處理方案比選

在常流水的區域，軟土地基處理起來比較繁瑣，本文以某項目為例進行論述。該項目處于丘陵地帶，喀斯特地貌比較明顯，路線所經過的山溝多屬于沖積性淤積溝渠，地基較為軟弱，特性較為復雜，軟土層一般在0.5～2.5 m之間，填方高度一般為5～22 m之間，常年流水時間超過280 d，特別是雨季期間個別路段出現涌泉現象，軟基不易處理干凈。

根據該項目的地理特性及工程特點，選擇比較具有代表性的路段(如圖1所示)進行論述分析。該路段處于兩山之間的淤積性沖積溝渠地帶，路基填方范圍內原地面以下深度約2.2 m范圍內有不良地基，面積約為2 280 m2。根據現場實際情況分析，石灰淺坑法、擠密砂樁法、振沖碎石樁法、塑料排水法等均不適用，比較可行的方法有石灰淺坑法、排水砂墊層法、清淤換填法、盲溝法。此位置長期有水流通，故而石灰淺坑法不適用；砂的價格比片石碎石高，處理起來時間長，后期沉降量大，工后沉降期比較長，因此排除排水砂墊層法。剩下的是清淤換填法和盲溝法。

圖1 某項目軟土地基平面圖

換填工藝的經濟效益分析：若全部換填碎片石，調運碎片石距離遠而耗時長，當地石材緊缺價格貴，按照單價85元計算，則總費用為426 360元。若采用盲溝法處理，按照盲溝長度40 m，斷面面積為7.5 m2計算，則總費用為25 500元。如果結合采用盲溝法和換填利用方工藝，填方可選擇利用附近較好的挖方材料，耗時短而快捷，利用方單價約為7元，則總價為58 512元。三種換填工藝優劣性對比分析如表2所示。因此，為使地表水和涌泉水順利排出而不影響路基質量，在保證工程質量和縮短工期的前提下，在所選試驗段位置，優先采取換填法結合盲溝法進行處理較為合適。

表2 換填工藝對比表

5.2 地基處理工藝技術

首先通過試驗測定軟基范圍及每個斷面的軟基深度，以確定各斷面開挖深度從而確保地基承載力滿足要求；其次在實施軟基清除前提前開挖排水溝改善排水通道，便于清除軟基時路基不被水浸泡；最后是設置盲溝，在全面清除軟基前預先設置好盲溝，其設置位置、形式和尺寸可通過計算匯水面積和相關環境因素來確定。盲溝的具體位置應根據涌泉和地表水滲流的標高確定，過高造成排水不暢，過低增加工程造價。為了使盲溝的排水順暢而不積壓，盲溝底標高一般都要比換填底部標高低，本項目取值50 cm；盲溝頂標高高于換填頂部標高，本項目取值30 cm；盲溝寬度根據過水量計算確定，本項目經計算可取最大值2.5 m。為了使盲溝透水性好而不被沖刷，需用雙層復合土工膜包裹。盲溝使用的填充材料必須是透水性較好的材料，如碎片石。然后是將軟土地基清理徹底，并使用合格的回填料進行分層碾壓回填。其工藝流程如圖2所示：

圖2 盲溝結合換填法工藝流程圖

6 結語

在該試驗位置，通過采取盲溝結合換填方法處理，經過近1年半的試運營及沉降觀測，總沉降量<10 mm，滿足設計及規范要求，取得了較好的效果。由此說明了盲溝結合換填法在常流水區域的軟基處理問題上是可行的，且具有施工簡便、經濟節約、質量可靠等優勢，可在今后的其他相類似區域提供借鑒經驗，值得推廣應用。