公路工程施工不良路段路基加固的處理方法

（六安市交通公路實業有限公司，安徽 六安 237000）

隨著社會經濟的快速發展，公路工程建設加快。我國地域廣闊，各地區地質情況不同，軟土地基廣泛分布于沿海山區等地，軟土具有壓縮性高，滲透性差等特點，在附加應力下因壓縮變形產生沉降，往往遇到地基沉降不均，地基承載力低等問題。實際工程中要加大對天然地基處理，軟基處理對工程質量有很大影響，關系到投資單位經濟效益，目前軟基處理主要方法有排水固接等方法，高速公路對沉降變形提出很高的要求。過大工后沉降造成橋頭調車等問題，需要針對工程實例進行設計施工檢測研究。不同成因軟土具有相同性，體現在抗剪強度低，透水性差，天然含水量高【3】。高速公路建設處理技術難題是高路堤引起短期難以穩定地基沉降，高速公路采用全封閉形式，根據滬寧等高速公路情況，每200-300m間隔有通道，上海地區路堤高度超過2.5m，產生明顯沉降，路堤高度2.5-3m為臨界高度，路堤高度在接近6m時以建橋為宜。高路堤特征是沉降大，取決于高路堤荷載與地基強度相對穩定。高速公路設計路幅寬大于26m，高路堤縱橫分布面積較大，層狀分布軟基剛度對地基變形產生影響。

1 公路工程軟土地基特性研究

路基是地基上條狀結構物，軟基建造建筑物會遇到穩定等工程問題，個別路堤對沉降要求高，不均勻沉降會造成路面沉陷。地基抗剪強度不足支撐上部結構物自重，使得路堤失穩，影響結構物使用。新路基沉降量包括固結、瞬時與三次固結沉降量【1】。固結沉降量占總量的大部分，計算成果對確定重沉降量有重要影響。瞬時沉降量由于土的剪切變形引起側向擠出產生附加沉降，要確定路基沉降預壓時間，滿足工后沉降量要求下確定路面時間。

軟土在我國濱海平原，湖盆地周圍有廣泛分布，軟基上修建高速公路需進行加固處理，如對軟基處理不當會導致路面失穩，軟基處理關系到工程質量進度。軟土地基是地基承載力達不到構造物要求承載力，后期使用中由于地基原因使得地基失穩。軟土地基包括淤泥質黏土，亞砂土組成地基，松散砂土，雜填土及高壓縮性土構成特殊地基，處理不當會對結構物造成不良后果。《港口工程技術規范》定義軟土是塑性指數大于3的粘性土。軟土地基在我國分布廣泛，大多成型于天然，南方地區江河湖泊等處成為工程軟地基【2】。軟基具有很大危害性，可能造成構造物破壞影響使用，許多建筑物遭到破壞原因為軟地基。意大利比薩斜塔百年不倒，原因是地基不均勻沉降所致。

公路是一條帶狀的承受動靜兩種荷載的特殊人工建筑物，由于使用要求高對地基要求高，公路建設會經過大量軟土地區，軟基處理不當會導致路堤失穩，路中心沉降過大引起路基路面橫坡變小等問題。從高標準使用要求出發，合理處理軟基成為公路建設的重要環節。軟基具有很大破壞性，外在荷載加在土基上可能出現有害過大變形等問題，應視為軟基處理，按處理部位分為地基與路堤處理。

我國軟土按成因分為四大類，國內外各行業對軟土定義不同，廣義上軟土是強度低的軟弱土層，以天然孔隙比為特征結合其他指標分類。我國各地

2 公路軟基加固施工技術

軟土地基在地表荷載下沉降需較長時間，施加荷載初期沉降速率加大，隨著時間延長沉降趨于穩定，高路堤沉降具有沉降速率增大階段，高路堤施工中荷載不斷加大，路堤達到設計高度沉降速率減小。根據高路堤特點，軟基破壞主要是路堤邊坡滑動失穩，大多由于路堤邊坡過陡等原因引起【4】。高速公路高路堤施工較慢，可滿足地基超孔隙水壓力消散，邊坡過陡產生較大剪切變形，應對路堤邊坡范圍內地基加固，提高地基抗剪切能力。

根據工程需要，軟基處理理論不斷發展，常見地基處理方法包括換填發，強夯法，灰土樁法等。由于高路堤特點，地基處理面積較大，并非所有地基處理方法都在高路堤工程中適用。軟土在我國濱海平原，河口三角洲等地有廣泛分布，軟基上修建高速公路需要進行加固處理，否則會導致路基過量沉陷。軟基處理方法按滑動破壞處置與按沉降處置區分，穩定性處治方法分為墊層處理法，慢速加載法等；沉降處治方法有路堤加載法，垂直排水法等。穩定處治方面有效的有擠密砂樁法，加固土樁等。

墊層處理施工通常采用松軟過濕地表面，由于地基表面采用排水使地表層強度增加，保證重型機械通行。在軟基上鋪0.5m厚排水層，形成填土底層排水，提高地基強度，軟土層頂面鋪設排水砂層，使軟基在填土荷載下加速排水固結。排水砂層對基底應力分布無顯著影響，但可縮短固結過程。砂墊層適用范圍為入土層不厚，砂墊層厚度為0.6-1m，根據軟土層厚度確定。砂墊層材料宜采用潔凈粗砂，將其中植物清除；采用天然級配砂礫料，礫石強度不低于四季。砂墊層施工中對砂粒灑水，壓實厚度適宜為15-20cm，采用砂礫石砂墊層應寬出路基坡角0.5-1cm。

施工中填土使土基產生滑動破壞達不到要求時，填方路堤平衡反壓填土，利用反壓護道法用地寬度增加，在用地困難，難以得到廉價填土材料下不經濟，大多用于施工中明顯出現不穩定填方時作為應急措施。控制填土速度可期望隨著地基固結增加地基抗剪切強度，由于不需特殊施工機械，工期足夠情況下慢速加載方法經濟。垂直排水法原理是軟基在路堤荷載下水從孔隙中排出，隨著超靜水壓力擴散，地基土強度增大。垂直排水法用于解決軟基沉降問題，可使公路運營期間不發生過大沉降。垂直排水法由排水與堆載系統組成，堆載系統為路堤填料填筑，可采用真空預壓法用于軟黏土地基。

3 公路軟基施工工藝

軟土地基處理方法有很多，具體工程地質條件變化對地基處理要求不同，施工部門采用機具材料不同，應從地基條件，處理范圍等方面綜合考慮確定合適的處理方法。軟基處置工程費昂貴，選擇方法錯誤達不到良好效果。需注意選擇經濟施工方法，深厚軟土地基可鋪筑臨時路面。施工中需注意施工質量檢驗，施工期間按要求做好監測工作，在開發新地基處理方法時，在大硅膠模施工前進行現象實驗檢驗可靠性。

軟基處置包括詳細檢查，現場監測等環節。首先要做好施工材料控制，生石灰最大粒徑小于0.2cm，氧化鎂含量不小于85%；水泥采用普通水泥，嚴禁使用國企受潮劣質水泥；粉煤灰化學成分中要求二氧化硅含量大于70%，石膏粉作為摻加劑有利于提高強度，固化劑需通過室內實驗檢驗符合設計要求。漿液固化劑與粉體不同，漿液固化劑主機為深層攪拌機，配套機械有灰漿拌制機，灰漿泵等。粉體固化劑主要為粉體發送器等，鉆機要求動力大，適合大直徑鉆頭成樁，具有翻轉提升功能。粉體發送器要求滿足定時發送粉體材料，空氣壓縮機根據工程地質條件選型，風量不宜過大，攪拌鉆頭保證反向旋轉提升對柱中土體有壓密作用。

軟基處理施工工藝包括定位，預攪下沉，鉆桿提升等。首先調整導軌垂直度，啟動電機，空氣機送氣，注意工作中電流不大于額定電流；粉體發送器送灰至噴灰口，按規定提升速度提升同時攪拌。為保證軟土與固化劑攪拌均勻，關閉灰漿泵后將鉆桿下沉至設計要求深度。施工中應注意漿液固化劑按預定配比拌制，制備漿液不得停置時間過長；泵送漿液前管路保持超時，現場制漿配備專人記錄固化劑泵送始終時間；保持送漿連續性，為防止漿液凝結堵管應拆卸輸漿管清洗。

4 公路不良路段施工處理方法

4.1 安徽沿江公路工程概況

安徽沿江公路建設中遇到復雜工程問題，針對不良地質水文情況，惡劣山區筑路環境進行實踐探索。沿江公路是安徽公路路網重要部分，全長153.78km，通過路線復測了解地質不良路段多，全線共39.78km，大部分處于新線，路線最大挖深32.2m，施工難度大，所經地區地表多為較厚腐殖土，下層0.5-4.0m為風化砂粒，由于沿線地處山嶺重丘地區，坡積物分布較多，涎流冰等病害較多。路線所經地帶地面主要為地表水，地下水以潛水為主，河灘覆蓋中砂等，影響路基穩定。

沿江公路地處山嶺重丘區，不良地基較多，特征體現在不良地基土質多為淤泥黏土，具有強度低，有機質多等特性；地質不良地基多分布于山區山澗谷底低洼地帶，地表植被多為樹木等天然植物；淤泥厚度多在3米以內；土質不良含水量大的軟基受到地基受自然因素影響，冒泡導致路基失穩。80年代前高等級公路建設規模小，已建成公路使用效果較好，但因基礎處理方法不當出現嚴重破壞現象。90年代高等級公路建設規模加大，新標準規范出臺，施工機械化水平提高，對提高地基處理質量起到重要作用。公路開工初期通過詳查了解到地質不良路段多，建設指揮部為完成復雜隱蔽工程對不良地基處理，組織有關人員按路線縱斷面到不良路段現場調查情況。

4.2 高速公路不良路基處理方法

根據施工前地勘報告，工程填方路段地質特征為泥質填方段，含水量大，填方路段路基為軟基。在不良路段施工中，為保證工程質量，針對挖方路段不良地質狀況采取處理措施。根據施工出現情況，對填方路段采用袋裝砂井排水法地基處理，為保證砂并打設質量，施工中遵守有關施工技術規范要求。采用直接填筑墊層，換填處理，拋石擠淤超載壓力反壓護渣等技術措施有效處理工程不良地段。

軟土是近代水下沉積飽和粘性土，具有滲透性弱，壓縮性高等特性，天然含水量Wn≥w1，壓縮模量Es＜4000kpa，不排水抗壓剪度Cu＜30kpa，天然孔隙比e0＞1，軟基處理是控制物理力學指標，袋裝砂漿等排水固結法可解決軟基問題。軟黏土固結所需時間與排水距離平方成正比，加速地基固結有效方法是增加土層排水路徑。在含水量大，壓縮性高的軟土地基中打入砂帶為排水通道，縮短排水距離。上部荷載下產生附加應力使孔隙水通過砂井排出地層外，大大加速地基固結。排水固結法是處理黏土地基的有效方法，沉降問題是使地基沉降在加載預壓期間基本完成，使構筑物不產生不利沉降。穩定問題是加速地基抗剪強度增長，提高地基承載力。袋裝砂井排水法優點是成本低。

袋裝砂漿排水施工考慮砂井兩端頭灌砂打結需要，灌砂逐段灌滿，預裝砂井便于質量檢驗，過去一些砂井質量問題由于灌砂率不足，導致排水效果不理想。樁管斷面尺寸要減小，壁厚不小于8mm，減少施插對土層擾動，軟土導層施工時可使用雙管機，施工中雙管機效率不高，由于機組人員配備少，雙管機缺點是土層中有試塊難以施插影響打設速度。為防止泥漿擠入管內采用定裝置，使用樁靴根據土質情況確定，必要時需配合適當樁頭，達到防止地下泥漿注入管內現象。換填處理適用于路基填土高度在2m以下矮路堤，挖除深度控制在60-80cm厚滲水性較好山皮石，每層填料厚度不超過30cm分層填筑。

5 結語

公路地質不良地基處理按淤泥實際長度進行挖出處理，分層回填天然砂石，煤矸石等隔水性好的粗顆粒材料，有的用重型光面壓路機補壓，由于提前處理，填筑路堤，未發生變形等情況。采用袋裝砂井排水法處理軟基路段，從處理前后路基密實度實驗檢測結果分析，施工方法具有簡單高效等優點。泥質粉砂巖挖方路段，可采用透水性材料置換法，必須與排水滲溝結合，避免被置換區形成水囊。