高速公路特殊地基處理方法分析研究

邵恩賢

摘 ? 要：在高速公路建設施工過程中，因公路帶狀結(jié)構長的特點，線路途經(jīng)各種不同地質(zhì)條件的地基類型，特殊地基段在設計選線及建設施工過程中難以避免。如何消除特殊地基對工程質(zhì)量的影響，保證高速公路建成后的使用質(zhì)量及使用壽命，一直是廣大工程建設者所思考研究的問題。本文結(jié)合山東某高速公路建設過程中遇到的不同特殊地基情況類型及采取的相應的處理方法進行了總結(jié)分析，希望可以為后續(xù)其他公路建設項目提供參考和借鑒。

關鍵詞：高速公路;特殊地基;處理方法;總結(jié)分析

1 ?前言

在高速公路建設施工過程中，經(jīng)常遇到各種不同地質(zhì)條件的特殊地基類型，特殊地基段在設計選線及建設施工過程中難以避免。如不采取措施消除特殊地基對工程質(zhì)量的影響，將對高速公路的使用質(zhì)量及使用壽命造成嚴重影響。特殊地基處理過程中既要保證工程質(zhì)量，同時還應兼顧經(jīng)濟、環(huán)保的原則。本文結(jié)合山東某高速公路建設過程中遇到的不同特殊地基情況類型及采取的相應的處理方法進行了總結(jié)分析。該條高速公路位于黃河中下游沖積平原地區(qū)，全長160余公里，途經(jīng)三個地市，地下水位較高，粉質(zhì)土層、村鎮(zhèn)溝塘、鹽漬土等特殊地基段較多，很大程度上考驗了設計、施工技術水平。建設過程中經(jīng)過各參建單位的共同努力，成功解決了特殊地基技術問題，圓滿完成建設施工任務，建成通車后路基穩(wěn)定、工后沉降滿足規(guī)范及設計要求。

2 ?特殊地基對高速公路的主要危害及影響分析

2.1 ?對路基穩(wěn)定性的影響

當路基建造在軟土或粉質(zhì)土上的時候，因地基土強度不夠，會產(chǎn)生圓弧滑動而造成整體剪切破壞，即使不產(chǎn)生整體剪切破壞，但由于地基產(chǎn)生過大的側(cè)向位移和由此引起的附加沉降，也會造成地基局部剪切破壞而影響路堤的正常使用。 外在最直觀的影響表現(xiàn)為軟基段路基不均勻沉降、側(cè)向位移、邊坡滑塌、路面縱向開裂或者橫向斷裂等現(xiàn)象，嚴重影響道路的通行功能，如不能及時發(fā)現(xiàn)處理可能導致發(fā)生安全事故。

2.2 ?沉降影響

特殊地基中軟弱地基的另一大問題是長期的緩慢沉降。軟粘土地基含水量高，壓縮性大，在荷重作用下會產(chǎn)生很大沉降;同時軟粘土的滲透系數(shù)小，固結(jié)系數(shù)小，完成沉降所需的時間很長，即固結(jié)過程歷時長，深厚粘性土層的沉降可達幾十年，在這種情況下，次固結(jié)沉降在總沉降中占的比例也較大，當沉降超過構造物最大容許沉降量時，將導致構造物失穩(wěn)，從而發(fā)生事故。長期的緩慢沉降，在路基頂部難以根除質(zhì)量隱患，即使在沉降量達到一定程度時及時進行挖填維修處理，但后續(xù)仍舊存在沉降問題，影響道路的使用質(zhì)量。

2.3 ?軟弱地基液化問題

公路路基由于受到車輛震動荷載，孔隙水壓力上升，強度下降，產(chǎn)生翻漿冒泥，地面下陷。對于不飽和砂性土，由于孔隙壓力上升較小，不足以引起液化，但強度仍會下降，而且由于被振密而產(chǎn)生較大變形，所以不僅會產(chǎn)生穩(wěn)定問題，還會產(chǎn)生沉降問題。

2.4 ?軟弱地基滲透問題

在水利工程、基坑工程中引起流沙和管涌問題。

2.5 ?鹽漬土地基的危害影響

（1）溶陷。鹽漬土對公路有很多方面的病害，溶陷是其中的一種。發(fā)生這種病害的原因是因為道路鹽漬土路基或者結(jié)構層在淡水的作用下，鹽分出現(xiàn)溶解的情況，并且被水分帶走了，從而就導致了土體強度的喪失。同時在荷載或者自重的作用下，鹽漬土路基或者結(jié)構層就出現(xiàn)了嚴重的出現(xiàn)沉陷、孔洞等破壞，并且被逐漸放映到路面層，甚至有一些鹽漬土地區(qū)的路面由于濕陷而出現(xiàn)了溶洞的現(xiàn)象，從而就給車輛的通行帶來了很大的安全隱患。

（2）鹽脹。鹽脹是指含有豐富的硫酸鹽的鹽漬土，在溫度降低的時候硫酸鹽可以吸收水結(jié)晶、并且使體積變大，從而就促使土體出現(xiàn)了膨脹的現(xiàn)象;在溫度升高的時候，硫酸鹽會出現(xiàn)脫水的情況，這樣就促使體積變小，由于這個過程是反復作用的，從而就使得土體結(jié)構遭到破壞，導致土體疏松。此外，由于鹽脹會隨著溫度變化而體積發(fā)生變化，這樣就使得地表出現(xiàn)了松脹的可能或者公路路基路面出現(xiàn)了局部不平、鼓起開裂的情況。

（3）腐蝕 。腐蝕主要是由于鹽漬土中所含容易溶鹽與工程中所使用的金屬材料、非金屬制成品發(fā)生化學反應，這樣的病害在道路工程中最常見的就是鋼筋銹蝕、混凝土或者粘土制成品粉化開裂等。

3 ?針對特殊地基的類型采取的相應處理方法總結(jié)分析

本文所述特殊地基類型僅為上述某高速公路建設施工過程中所涉及遇到的特殊地基類型。

3.1 ?常年存水過水的溝渠、水塘、魚塘特殊路基路段處理方法

該高速公路建設過程中設計單位針對溝渠、水魚塘路段采取先排水清淤，換填50cm片石+10cm碎石灌縫+40cm石灰土（水泥土）的處理方法，該方法在一般小面積水塘路段取得了良好效果。但在K101—K102段內(nèi)遇到了大面積、淤泥較深魚塘，挖掘設備及運輸車輛無法進入魚塘內(nèi)清淤，向塘內(nèi)拋填片石后全部沒于淤泥中，繼續(xù)拋填片石仍然無法滿足設備車輛承載要求，無法繼續(xù)向魚塘內(nèi)推進施工，如繼續(xù)采用拋填片石的方法，片石用量將大大增加，該地區(qū)不出產(chǎn)片石，從外地購進距離遠、價格高，工程費用將大幅度增加，非常不利于造價控制。經(jīng)業(yè)主、設計、監(jiān)理、施工等各參建單位調(diào)查研究，決定采用大量拋填塊狀填料逐步向塘內(nèi)推進，采取圍堰分片+排水清淤+拋填塊狀填料的處理方法，所需塊狀填料為來自周邊舊村改造、房地產(chǎn)開發(fā)拆除舊建筑物的碎渣廢料，拋填厚度1m～1.5m，經(jīng)碾壓穩(wěn)定后，再按路基填筑工藝填筑土層路基。實踐證明該方法成功解決了大面積水魚塘、較深淤泥路段的特殊路基問題，采用的建筑碎渣運輸距離近、做到了廢料利用、節(jié)約了造價，是特殊地基處理過程中經(jīng)濟、環(huán)保相結(jié)合的成功案例之一。

3.2 ?過濕地基路段處理方法

過濕地基承載力低、穩(wěn)定性差，為保證路基質(zhì)量須采取必要的方法進行處理。該高速公路針對過濕路段采取了清除表土后路拌施工40cm厚6%水泥土的處理方法。施工工藝為：準備下承層→施工放樣→攤鋪整平穩(wěn)壓素土→擺放和攤鋪水泥→路拌機拌合→整形→壓實→檢測→養(yǎng)生。施工質(zhì)量關鍵控制環(huán)節(jié)：（2）在取土前土場用土的各項指標經(jīng)試驗檢驗符合要求;b. 控制好水泥用量，拌和均勻;（3）拌和及碾壓過程中嚴格控制最佳含水量，最佳含水量是壓實度的保證;（4）注意控制施工厚度，寧刮勿補;（3）在碾壓結(jié)束壓實度檢驗合格后，立即開始養(yǎng)生，養(yǎng)生期不少于7d，養(yǎng)生期間保持其表面始終濕潤。養(yǎng)生期過后，經(jīng)壓實度、強度檢驗合格后可進行后續(xù)填土作業(yè)施工。該方法有效解決了過濕路段質(zhì)量隱患問題。

3.3 ?地下水位高，承載力差、壓縮沉降大的軟弱地基段處理方法

針對該段軟弱土路基，設計采取了塑料排水板+堆載預壓的處理方法。堆載預壓+塑料排水板的橫向處理范圍為路基坡腳外1m，塑料排水板的平面上呈現(xiàn)正三角形布置，處理深度10m，間距1.5m;塑料排水板采用SPB-C型;砂墊層厚50cm，采用中、粗砂，含泥量小于5%。堆載預壓高度為路床頂面。施工中須注意：（1）施工放樣準確，排水板布設均勻，保證排水效果;（2）塑料排水板在插入地基的過程中應保證板不扭曲，透水膜無破損和不被污染;（3）塑料排水板插好后，應及時將露在墊層外的多余部分切斷，并對排水板予以保護;（4）排水板的施打過程要采用定載振動壓入的方法，一直打到設計要求的深度，不允許重錘夯擊;（5）當提升套管，套管底部離開砂面50cm時，人工從套管底部切斷排水板，使排水板外露長度控制在30cm以上;f. 檢查質(zhì)量標準要求的項目，若檢查不合格，則必須在不合格排水板位置的20cm 范圍內(nèi)補打一根排水板，重新檢查，直至合格為止;（6）施工人員嚴格控制板距、板長及垂直度三個參數(shù)，以確保塑料排水板的成樁質(zhì)量及排水效果。

堆載預壓期根據(jù)現(xiàn)場情況確定，采取該種軟弱地基處理方法應充分考慮工期問題，預壓期過短不能達到地基排水固結(jié)的效果，預壓過程中應及時補土并保持預壓土高度。

3.4 ?路基填筑高度小于1.6m的中、強鹽漬土路基處理方法

針對路面高度小于1.6m的低填路段中、強鹽漬土路基，采取地基表層土進行超挖并摻加石灰處治，超挖深度為路床底面以下不小于30cm，對路床區(qū)80cm摻加6%石灰處治，路床底面以下30cm摻加4%石灰處治的處理方法。施工工藝流程：測量放樣→備料、攤鋪→拌和→整形→碾壓→養(yǎng)生→質(zhì)量檢測。施工中應注意：施工質(zhì)量關鍵控制環(huán)節(jié)：（1）在取土前土場用土的各項指標經(jīng)試驗檢驗符合要求;（2）控制好石灰用量，拌和均勻;（3）拌和及碾壓過程中嚴格控制最佳含水量，最佳含水量是壓實度的保證;（4）注意控制施工層厚度;（5）在碾壓結(jié)束壓實度檢驗合格后，立即開始養(yǎng)生，養(yǎng)生期不少于7d，養(yǎng)生期間保持其表面始終濕潤。養(yǎng)生期過后，經(jīng)壓實度、強度檢驗合格后可進行后續(xù)填土作業(yè)施工。

3.5 ?橋頭易沉降路段部位處理方法

3.5.1 ? 該高速公路工程針對橋頭易沉降路段，根據(jù)沿線地質(zhì)條件，對路基邊線距離村莊較近（<120m）的橋頭路基采用漿噴樁處理

漿噴樁處理軟基是用特制的機械設備把水泥漿送入地下，通過水泥漿和原位地基土強制攪拌混合，使地基土和加固料之間很快發(fā)生一系列物理一化學反應，在短期內(nèi)，使?jié){液形成固態(tài)柱體，將軟土地基變成具有整體性、水穩(wěn)性和一定強度的加固土樁復合地基。從而達到提高地基承載力，減小地基沉降量的目的。工藝流程為：場地平整→放樣定位→鉆機就位、漿液配制→下鉆攪拌至設計深度→邊噴漿邊提升鉆桿→噴漿復攪、停漿提升至地面→資料打印→鉆機移位。施工注意事項：（1）充分做好技術交底工作，選用熟練技術工;（2）導向桿垂直度偏差不得大于1.0%;（3）嚴格控制鉆機下鉆深度、漿噴高程及停漿面;（4）全樁長范圍復攪一次完成，供漿連續(xù)，拌和均勻;（5）對輸漿管要經(jīng)常檢查，不得泄露及堵塞，管道長度以60m為宜，不得超過80m;（6）若發(fā)生空洞現(xiàn)象應立即用素土回填空洞，重新下鉆噴漿進行接樁處理;（7）樁機上的氣壓表、轉(zhuǎn)速表、電流表、電子稱必須經(jīng)過標定;（8）加強對原材料的檢驗控制，確保成樁質(zhì)量。實踐證明，針對橋頭易沉降段采用的漿噴樁處理方法效果良好，有效防止了橋頭沉降現(xiàn)象的發(fā)生。

3.5.2 ?遠離村莊的橋梁結(jié)構物橋頭采用了強夯的處理方法

施工工藝：測量高程→平整場地→布設夯點、撒灰線→第一遍點夯→平整場地、填磚渣→重新放點→第二遍點夯→平整場地、填磚渣→滿夯→整平壓實→檢測→驗收。根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)條件止夯條件為：①最后2擊平均夯沉量不大于5cm②，夯坑周圍地面不發(fā)生過大隆起③不因夯坑過深而發(fā)生起錘困難。強夯完成后，地基承載力不小于220kPa。該方法對橋頭易沉降段同樣取得了良好的效果，有效防止了橋頭沉降。

綜上所述，在高速公路建設施工過程中特殊地基段在設計選線及建設施工過程中難以避免。如何消除特殊地基對工程質(zhì)量的影響，提高我們的特殊地基處理技術，兼顧經(jīng)濟、環(huán)保的原則是我們工程建設者應不斷探索研究的方向，通過廣大工程建設者的共同努力，為我們的高速公路建設事業(yè)做出應有的貢獻，助力我國經(jīng)濟騰飛。希望可以通過本文為后續(xù)其他公路建設項目提供參考和借鑒。

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