浙江省公路工程中軟土地基處理技術(shù)措施研究

（中交公路規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司浙江分公司，浙江杭州 310000）

浙江省地處沿海，海積平原地貌較為常見(jiàn)，在公路設(shè)計(jì)及施工過(guò)程中常會(huì)遇到軟土地基，軟土地基若缺乏科學(xué)的處理，易出現(xiàn)公路工程質(zhì)量問(wèn)題，影響人們的生命和財(cái)產(chǎn)安全。針對(duì)以上情況，做好公路的軟土地基處理工作較為關(guān)鍵，相關(guān)管理、設(shè)計(jì)及施工人員應(yīng)妥善選擇新的技術(shù)方法開(kāi)展軟土地基的處理工作，延長(zhǎng)公路的使用壽命。

1 軟土地基的特性和危害

我國(guó)公路行業(yè)規(guī)則對(duì)軟土地基的定義為強(qiáng)度低、壓縮量高的軟弱土層，且其中含有一些有機(jī)物質(zhì)。由于軟土自身的強(qiáng)度較低，易影響公路工程的穩(wěn)定性，若沒(méi)有選擇適合的方法進(jìn)行處理或出現(xiàn)處理不當(dāng)?shù)那闆r，會(huì)給公路的施工質(zhì)量和后續(xù)使用帶來(lái)較大影響。

（1）軟土地基具有高壓縮性。由于軟土的孔隙比大于1，自身的含水量大，容重較小，且包含了大量的微生物、腐殖質(zhì)、可燃性氣體，其壓縮性高且長(zhǎng)時(shí)間無(wú)法穩(wěn)定，易引起軟土的塑限值升高、壓縮性變大的情況。

（2）軟土地基自身的抗剪強(qiáng)度較低且具有觸變性。觸變性指軟土透水性較低，若自身結(jié)構(gòu)被破壞，易呈流動(dòng)狀，因此，在軟土路基上填筑路堤時(shí)，易產(chǎn)生側(cè)向滑動(dòng)、不均勻沉降等各種質(zhì)量問(wèn)題。

2 浙江省公路工程軟土地基處理技術(shù)應(yīng)用的策略

公路工程中軟土地基處理方法多樣，浙江省內(nèi)較為普遍的處理方式有淺層處理、排水固結(jié)、堆載預(yù)壓、復(fù)合地基處理、樁承式路基處理、輕質(zhì)路堤等。不同地區(qū)的軟土性質(zhì)存在差異，軟基處理方式應(yīng)根據(jù)項(xiàng)目的實(shí)際地形、地質(zhì)擇優(yōu)采用。

2.1 堆載預(yù)壓法

堆載預(yù)壓法主要在進(jìn)行工程建設(shè)工作前，通過(guò)使用不小于設(shè)計(jì)荷載的填土荷載，使地基可提前進(jìn)行固結(jié)沉降，提高地基的強(qiáng)度，有效控制施工后的沉降情況，堆載預(yù)壓適用于軟土埋深較淺且軟度、厚度較低的路段。

在浙江某項(xiàng)目中，路基設(shè)計(jì)填土高度約1.5～3.0 m，表層為粉質(zhì)黏土，厚度約3 m。下方存在淤泥質(zhì)黏土層，具有高壓縮性，厚度約5 m。淤泥層下為含黏性土圓礫，巖質(zhì)以中風(fēng)化凝灰?guī)r類(lèi)為主，具有透水性。該項(xiàng)目因軟土層厚較小，但上覆硬殼層較厚，淺層置換處理難度較大，采用堆載預(yù)壓進(jìn)行處理，效果較好。

堆載預(yù)壓處理的時(shí)間較長(zhǎng)，一般不少于8個(gè)月，對(duì)項(xiàng)目工期要求較高。在實(shí)際公路設(shè)計(jì)及施工過(guò)程中，堆載預(yù)壓多與其他軟土地基處理方式結(jié)合使用，如復(fù)合地基、樁承式路基等，以減少預(yù)壓時(shí)間，使工程建設(shè)更快速高效進(jìn)行。

2.2 復(fù)合地基處理法

復(fù)合地基處理指將天然地基中的部分土體加固或置換，加強(qiáng)其強(qiáng)度，使處理區(qū)域內(nèi)天然體和加固體共同承擔(dān)上部荷載作用，形成復(fù)合地基。

常用的處理方式是水泥攪拌樁，將水泥、外摻劑等進(jìn)行合適配比，通過(guò)攪拌樁機(jī)噴入原狀地基后，與原狀土發(fā)生反應(yīng)，形成具有一定強(qiáng)度的水泥樁體。水泥攪拌樁施工簡(jiǎn)便，工期要求低，應(yīng)用較為廣泛，但受限于其作用原理，當(dāng)軟土層有機(jī)質(zhì)含量＞5%或塑性指數(shù)＞25時(shí)，會(huì)影響水泥攪拌樁的成型質(zhì)量，須進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。水泥攪拌樁深度不宜過(guò)深，樁長(zhǎng)超過(guò)15 m時(shí)，樁體成型質(zhì)量較差。

水泥攪拌樁處理如圖1所示。

圖1 水泥攪拌樁處理（單位：m）

由圖1可知，路基設(shè)計(jì)填土高度為2.5～4.0 m，其下淤泥質(zhì)土含水量大，厚度約10.00～15.00 m；下伏圓礫層，局部區(qū)域夾中砂層，性質(zhì)較好。考慮到項(xiàng)目填土高度較高，淤泥層性質(zhì)較差，僅采用堆載預(yù)壓難以滿足工后的沉降要求，因此，設(shè)計(jì)采用水泥攪拌樁進(jìn)行處理，樁長(zhǎng)控制在15 m以?xún)?nèi)，結(jié)合堆載預(yù)壓處理，將施工后沉降情況控制在規(guī)范要求的范圍內(nèi)。

2.3 樁承式路基處理法

樁承式路基處理法指在原狀地基土中打設(shè)剛性樁，如預(yù)應(yīng)力管樁、素混凝土樁、鉆孔灌注樁等，使其承擔(dān)大部分上部路基荷載，減少原狀軟土的受荷載壓縮固結(jié)作用，以達(dá)到控制工后沉降的目的。由于預(yù)應(yīng)力管樁處理效果較好、施工質(zhì)量易于控制等優(yōu)勢(shì)，目前在浙江省內(nèi)的高等級(jí)公路軟基處理中，樁承式路基處理法得到廣泛應(yīng)用，主要使用范圍為高填方路堤處理、橋頭路堤處理及擋墻基礎(chǔ)加固等。

預(yù)應(yīng)力管樁對(duì)樁端下臥土層的承載力要求較高，在實(shí)際設(shè)計(jì)和施工過(guò)程中管樁樁端均應(yīng)貫穿軟土層，到達(dá)具有較高承載力的持力層為宜。

預(yù)應(yīng)力管樁處理如圖2所示。

圖2 預(yù)應(yīng)力管樁處理（單位：m）

由圖2可知，橋頭路段路基設(shè)計(jì)填土高度大于4.5 m，一般路段約3.5 m，其下原狀地基中硬殼層較薄，部分路段缺失硬殼層。淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土層厚度大于25 m，工程地質(zhì)性質(zhì)極差，下臥卵石層密實(shí)，礫石以硬質(zhì)巖為主，工程性質(zhì)較好。鑒于該項(xiàng)目區(qū)域的軟土分布特點(diǎn)，設(shè)計(jì)采用預(yù)應(yīng)力管樁進(jìn)行軟基處理，樁端貫穿軟土區(qū)。該路段軟基處理施工較為順利，且工后沉降控制較為良好，橋頭路段出現(xiàn)的跳車(chē)現(xiàn)象不明顯，行車(chē)舒適性得到較大改善。

2.4 輕質(zhì)路堤換填處理法

輕質(zhì)路堤采用輕質(zhì)路堤填料如EPS、泡沫混凝土等替換常規(guī)路堤填料，以減少上部路基荷載，減輕軟基壓縮量、路工后不均勻沉降等。輕質(zhì)路堤填料處理效果好，施工快速方便，但材料價(jià)格較為昂貴，若大面積采用將提高公路總造價(jià)，經(jīng)濟(jì)性相對(duì)較低。因此，輕質(zhì)路堤填料常被使用在橋頭路段、高填路段等局部處理難度較大的路段，也可結(jié)合其他處理方式，以便得到更好的處理效果。

在浙江某項(xiàng)目中，橋頭路段路基設(shè)計(jì)填土高度約3.5 m，一般路段約2.5 m。路基下覆約3 m厚拋填料層，下淤泥質(zhì)土厚度約15.0 m；下伏圓礫層，物理力學(xué)性質(zhì)較好。該項(xiàng)目路基填土高度較低，但其表部硬殼層均為人工拋填料，以大粒徑碎塊石為主，若僅采用水泥攪拌樁或預(yù)應(yīng)力管樁，樁體打設(shè)施工難度較大。因此，在該路段采用挖除拋填料并換填泡沫混凝土進(jìn)行處理，有效減少上部路基荷載，并在橋頭路段輔助設(shè)置水泥攪拌樁，將橋頭段工后沉降控制在10 cm以?xún)?nèi)。

2.5 排水固結(jié)法

排水固結(jié)法通常結(jié)合堆載預(yù)壓使用，即在軟土地基中打設(shè)豎向排水體，在其頂層設(shè)置橫向排水墊層。在上部堆載土體的荷載作用下，軟基土體中的水分隨豎向、橫向排水體迅速排出，加速軟土固結(jié)，控制工后沉降。

豎向排水體的材料通常選用塑料排水板，排水固結(jié)法適用于軟土較深厚的路段，但對(duì)軟土的靈敏度有較高要求，且預(yù)壓期不宜少于8個(gè)月。近年來(lái)公路建設(shè)進(jìn)程加速，時(shí)間成本逐步增加，工期要求越來(lái)越高，排水固結(jié)法受限于其施工預(yù)壓時(shí)間，使用頻率逐漸降低。

3 公路軟土地基處理技術(shù)應(yīng)用的問(wèn)題

3.1 處理方式的問(wèn)題

軟土地基路段的地質(zhì)條件相對(duì)復(fù)雜，且不同區(qū)域的地質(zhì)情況存在差異，在復(fù)雜的地質(zhì)條件中選擇合適的處理方式是當(dāng)前軟土地基處置中的主要問(wèn)題。部分設(shè)計(jì)和施工單位在進(jìn)行軟土地基處理工作時(shí)，未考慮不同地區(qū)間的差異，盲目效仿采用，使其在另一區(qū)域中的軟基處理無(wú)法效果欠佳，影響實(shí)際的軟基處理質(zhì)量。因此，在軟土路基的處理工作中，應(yīng)進(jìn)行詳細(xì)的地質(zhì)勘察、精細(xì)的設(shè)計(jì)計(jì)算、全面的方案比選，必要時(shí)結(jié)合多種方式聯(lián)合處理，以達(dá)到理想的處理效果。

3.2 施工設(shè)備的限制

在實(shí)際公路建設(shè)過(guò)程中，施工設(shè)備是影響軟土地基處理方式的選擇及處理效果的重要因素。例如，水泥攪拌樁造價(jià)相對(duì)較低，施工速度較快，但樁長(zhǎng)受限的問(wèn)題使其在深厚軟土中處置效果不理想。

目前水泥攪拌樁機(jī)的一些特殊鉆頭，可有效加長(zhǎng)水泥攪拌樁的樁長(zhǎng)，提升處理效果。隨著社會(huì)的不斷發(fā)展建設(shè)，新型的施工設(shè)備可為公路工程施工的軟土地基處理工作提供較大幫助。

4 結(jié)語(yǔ)

軟土地基的處理技術(shù)是當(dāng)前浙江省公路工程建設(shè)中的一大重要研究?jī)?nèi)容，影響公路的質(zhì)量和使用壽命。公路工程的施工環(huán)境復(fù)雜多變，需要相關(guān)管理者和設(shè)計(jì)施工人員對(duì)該地區(qū)的軟土地基特點(diǎn)加以了解，根據(jù)實(shí)際的情況選擇處置措施，嚴(yán)格按照相關(guān)的設(shè)計(jì)和施工標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行施工，提升公路工程的質(zhì)量，延長(zhǎng)公路使用壽命，為人們的日常出行提供更多的便捷和安全保障。