四川丘陵谷地相軟土路基地基處理設計綜述

江中平

摘要：本文介紹了四川丘陵谷地相軟土的工程性質及其與國內其他地區不同成因軟土的區別，總結了川內幾種軟土地基處理措施及其適用條件，對四川丘陵谷地相軟土的地基處理具有一定的參考意義。

關鍵詞：丘陵谷地相;軟土;地基處理

1、概述

四川自1990年9月成渝高速公路正式開工建設至今，高速公路建設已30余年，在這30余年的高速公路建設中，一代又一代的設計工作者，始終在與一種特殊性巖土——軟土做斗爭。近期開展的以上世紀末和本世紀初建成的高速公路為基礎的擴容項目的勘察設計更是將軟土路基處治再次推上了高潮。

2、軟土的工程性質

四川高速公路建設中遭遇的軟土屬內陸湖盆相沉積，其中以丘陵谷地相沉積為主，少有湖相沉積，主要分布于四川盆地及盆地周邊丘陵地區。

按《公路工程地質勘察規范》，軟土是在靜水或緩慢流水環境中沉積的特殊性巖土，一般具有以下多數特征：天然含水率ω≥液限ωl，天然孔隙比e≥1.0，壓縮系數a≥0.5MPa，標準貫入試驗錘擊數N<3擊，靜力觸探比貫入阻力Ps≤750kPa，十字板剪切強度Cu<35kPa。

按《公路軟土地基路堤設計與施工細則》，軟土是天然含水率高、天然孔隙比大、抗剪強度低、壓縮性高的細粒土，包括淤泥、淤泥質土、泥炭、泥炭質土等，鑒別指標見下表：

注：Φq為快剪內摩擦角，其余代號見前文。

《公路工程地質勘察規范》和《公路軟土地基路堤設計與施工細則》對軟土的鑒別指標大同小異，而《細則》更是明確了“可以天然孔隙比和天然含水率兩項指標為基礎，采用綜合分析的方法進行鑒別”，且抗剪強度、壓縮系數等指標均采用表示允許稍有選擇的“宜”作為鑒別條件。

3、丘陵谷地相軟土與其他類型軟土的區別

按《公路工程地質勘察規范》，軟土的成因類型一般分為三大類、八小類，具體分類見下表。

經收集、分析廣東、浙江、福建等沿海省份的軟土工程特性，以福建某公路項目沖海相軟土試驗指標為例與四川丘陵谷地坡洪積相軟土試驗指標對比。

沖海相沉積地段地表一般為厚度1～2米不等的軟塑至可塑狀粘性土，俗稱“硬殼層”，其下為海積、沖洪積粘性土層和砂層透鏡體，其中淤泥、淤泥質土層厚達數米至數十米不等，含多層軟土分布，且軟土層中常可見薄層含砂透鏡體，其工程地質性質差，含水率高，壓縮性大，承載力低，抗剪強度低，固結緩慢，不利于路基穩定。沖海積平原地貌，地形開闊，地勢平坦，路基填高主要受跨線、河控制，一般不超過6米。

丘陵谷地坡洪積相軟土一般沿溝谷呈帶狀分布，溝口和谷中心深，靠山邊淺，呈典型的“U”型或“V”型特征，厚度一般小于10米，部分地段厚度可達15米，其軟土物理力學性質較沿海軟土指標優，但受地形條件和路線土、石方平衡限制，路堤填筑高度可達20余米。

經對比，無論是軟基厚度還是軟土指標，丘陵谷地相軟土一般優于沿海沖海相軟土，但丘陵谷地相軟土路基填土高度普遍大于沖海相軟土路基，且丘陵谷地相軟土路基部分路段存在陡、斜坡加成因素，提高了軟基處治的難度。

4、地基處理措施

軟土地段路基地基處理措施一般是根據設計路段軟土參數進行沉降計算和穩定驗算后，在技術可行、經濟合理、因地制宜、保護環境的原則下確定。經過多年的工程實踐，軟土地段地基處理措施是非常成熟的。

現行規范對軟土厚度小于3米的路段一般采用墊層和淺層處理。淺層處理包括換填和片石排水溝等，具體措施主要依據用地規模、地材單價和場地排水條件擬定，若地材單價高且地下水排水不暢，可設置片石排水溝并在溝谷低端設置集水井排水梳干，提高地基土抗剪強度和承載力，確保路堤的穩定性。

對于軟土厚度大于3米的路段，規范定義為深層處理，擬定四大類十種處理方法，詳見下表。

在早期四川高速公路建設項目中，軟土地基處理常用以塑料排水板為代表的豎向排水體進行固結排水處治軟土地基，主要項目有成渝高速、成綿高速、綿廣高速、成雅高速、成樂高速、達渝高速、成南高速、隆納高速等，上述高速公路項目建成或部分路段建成營運通車在20年以上，期間經歷多期強降雨和多次地震，均未出現因地基因素導致路堤失穩的情況，由此，充分證明了豎向排水體的處理方法對四川丘陵溝谷相軟土是有效的、適用的。

受限于路堤填土高度，塑料排水板的處理方法往往需要結合反壓護道實施，確保路堤的穩定性，因而存在較多占用基本農田的實際情況，隨著《基本農田保護條例》于1999年1月1日起施行，粒料樁（碎石樁）、加固土樁（水泥攪拌樁）等預壓周期短的處理方法走上了丘陵谷地相軟土地基處理的歷史舞臺，但塑料排水板仍然是主要措施。

5、工程案例

某高速公路擴容項目全長約90公里，為雙向八車道，路基寬度為42米。場地地形屬構造剝蝕丘陵地貌，相對高差 30～60米，谷寬 200～400米，丘坡坡度 6～20°，基巖主要由砂巖、粉砂質泥巖和長石石英砂巖等巖層組成，巖層平緩。丘間洼地、溝谷開闊平坦、縱橫交織，溝谷迂回曲折，水流極緩，侵蝕作用微弱，地表多被第四系坡洪積覆蓋，溝渠、水田、水塘等分布較多。經地質調繪及靜力觸探、鉆探等工程地質勘察揭示：窄谷駝脊狀深丘-低山區，軟土厚度多在3.0～6.0米之間，局部最厚可達10米;寬谷平頂圓頂淺丘地貌、寬谷平頂圓頂中丘地貌區，多為深溝寬谷，軟土層厚度起伏較大，多在3.0～8.0米之間，局部可達15米。全線合計需進行深層軟土處治的路段近80處，由于項目區軟土厚度較大，涉及的路段里程長，且部分橋臺背及涵洞地基為軟土，設計采取水泥攪拌樁、塑料排水板、碎石樁、素混凝土樁等多種工程處治措施進行比較。

按工程造價，塑料排水板最低，水泥攪拌樁次之，碎石樁、素混凝土樁造價相當且最高?？紤]用地因素，確定以下原則：一般路基段采用塑料排水板處治;采用塑料排水板但需設置反壓護道的路段或斜坡路基段，采用水泥攪拌樁+塑料排水板分區處治，必要時增設抗滑支擋;構造物地段地基如涵洞地基、橋臺背地基采用碎石樁或素混凝土樁處治。

6、結語

通過丘陵谷地相軟土與沿海沖海相軟土工程性質的對比分析，結合現行規范、規程，對軟土類型的劃分、工程處治措施的對比，確定適宜于四川丘陵谷地相軟土地基處理的原則和措施，以便更經濟有效且具有針對性地進行公路工程軟基處治設計。

參考文獻：

[1]中華人民共和國行業標準《公路工程地質勘察規范》JTG C20-2011

[2]中華人民共和國行業標準《公路土工試驗規程》JTG 3430—2020

[3]中華人民共和國行業標準《公路軟土地基路堤設計與施工細則》JTG/T D31-02-2013

[4]中華人民共和國行業標準《公路路基設計規范》JTG D30-2015

[5]福建省交通規劃設計院 《104國道連江至晉安段改線工程琯頭互通至亭江互通（含亭江互通）段工程地質勘察報告及設計文件》

[6]中鐵第四勘察設計院集團有限公司《新建鐵路揭陽至惠來鐵路施工圖設計》（咨詢稿）2021年6月