公路改擴建中軟土地基勘察及處理思路

張晨

（十堰市路緯交通勘察設計有限公司，湖北十堰 442000）

1 引言

為滿足公路建設需求，保障行車安全，許多已建成的公路都需要進行改建，這就需要根據公路的實際情況和條件進行分析和設計，對施工中的各個關鍵問題和可能出現的矛盾點進行有效的解決。其中，軟土地基的勘察設計是決定舊路改擴建工程能否順利進行和工程質量能否保證的關鍵。

2 高速公路軟土地基勘察及處理要點

2.1 合理選擇勘察方法

勘察工作是軟土地基工程正式開工前的重要環節，隨著科學技術的進步，勘察工作的效率和質量得到了較大的提升。通常在勘察階段，勘察方法的選取要根據現場實際情況而定，由有關主管部門在天氣條件良好的條件下進行勘察，并在合適的溫度下進行土壤顆粒間隙和含水率的測定[1]，保證勘察數據的可靠性，然后編制勘察報告，為后續階段的工作提供依據。

2.2 嚴格控制地基沉降量

地基沉降是公路建設中普遍存在的問題，嚴格控制沉降量可以保證道路建設質量。但若前期軟土地基處理質量不佳，可能會使地基、路面產生較大的沉降，影響通行安全。以往軟土地基產生的沉降量過大以及不均勻沉降問題與軟土地基的勘察設計工作存在著較大的關系，因此，勘察設計部門在勘察設計過程中重點圍繞沉降問題進行防范，適當增加一定量的輕質材料，如粉煤灰和氣泡混凝土，以此減小地基荷載，減少地基的沉降量[2]。

2.3 加強地基土固化處理

在軟土地基施工時，不僅會受到自身土質的影響，還會因施工區域地理因素的影響而發生變化。因此，在施工時應注意提高固化處理力度，降低因含水率高、孔隙率大等因素而導致的土質過軟問題。在常見的軟土地基固化處理過程中，會選擇石灰材料，利用石灰與水接觸產生的化學反應來降低其含水率，同時，在石灰與水反應后，會生成較多的氫氧化鈣，可以使地基材料中增加氫氧化鈣含量，進而提升地基的強度與整體穩定性。

3 項目背景

某高速公路是一條雙向四車道高速公路，設計時速為120 km/h?，F有路面寬度已經不能滿足通行需要，需要在原基礎上拓寬16 m。在對其加寬設計中，根據公路兩側用地條件及地形地貌特征，采取了兩側拼寬的方法（單向8 m），拓寬后的路面寬度由原來的26 m增加至42 m。通過現場勘察，發現該項目沿線地貌單元類型較為單一，地勢較為平坦，未發現滑坡、塌陷、崩塌、巖溶等不良地質現象，但也有一些屬于特定巖土的液化土、軟土，因此，必須進行相應的試驗研究，并制訂出一套合理的地基處理方案。

4 軟土地基處理要求

在線位區域，部分路段分布有軟土，多集中在30~38 m深的地下區域，厚度在10~23 m，經勘察，軟土的主要力學指標見表1。

表1 軟土的主要力學指標

根據舊路施工圖數據，該段舊公路的軟土治理長度為1.137 km，主要采用了超載預壓的方法。根據現場調查，該項目的路基填筑高度普遍比較高，一般路段的路基填筑高度為3~5 m，橋臺處為3~8 m。該路段在10年間的運行中，線路的線性度總體上比較平穩，沒有明顯的沉降差異，整體地基沉降量較小，路面使用情況良好。

為防止新舊路面由于沉降差過大導致大范圍縱向裂紋，必須根據實際情況控制沉降量。為了防止舊地基因水位下降引起地基土有效應力增加，進而引發附加沉降，對于臨近水塘、河流等路段，必須進行排水、隔水處理。

5 軟土地基沉降及穩定性計算分析

對軟土地基進行處理，首先需要從其穩定性和沉降量兩個方面進行分析。本文應用有效固結應力法對地基的穩定性進行分析，并應用分層綜合法對地基沉降量進行計算，通過經驗修正系數進行了修正。以太沙基一維固結理論為依據，設計荷載等級為公路-I級，路堤填筑土的容重為18 kN/m3。

拓寬改建公路拼接處的沉降標準是：地基加寬后的沉降量不超過15 cm；工后路面的水平坡度變化控制在0.5%以內。

在初步勘察地質數據的基礎上，結合實測沉降情況，對全線老舊公路加寬段的代表性鉆孔進行了沉降計算，并對典型地段的沉降量進行了分析，計算結果見表2。

根據表2中的沉降計算結果，對于軟土區域填土高度小于4.5 m的路段，基準期（工后沉降基準期為334 d，其中，路基施工期為183 d，路基預壓期為122 d）的總沉降和施工后差異沉降量均能滿足設計要求；在基坑開挖深度超過4.5 m的情況下，基準期內的總沉降和施工后差值的斜坡均能滿足設計要求[3]。

表2 舊路拓寬典型路段沉降計算

高路堤往往會出現路堤穩定性問題，尤其是河道水位的變動對路堤的影響較大時更是如此。該項目粉土段和粉砂段的穩定性安全系數均在2.0以上，達到了設計指標要求，臨塘段不需進行防滲處理。

6 軟土地基處理方案的選擇

在軟土地基施工過程中，一般采用淺層換填、超載預壓法、輕質路堤、混凝土攪拌樁、砂礫樁和PC管樁。砂石換填方法具有施工簡便、快捷、造價低的優點；超載預壓法施工簡單，工期較長，且有二次輸送的問題；輕質路堤（輕質泡沫）對周邊基礎的影響較小，能夠達到沉降要求，但造價較高；各種樁基礎復合地基的施工技術較為復雜，對環境造成一定的影響，且成本高[4]。根據工程的具體情況，對各種基礎處理工藝的造價進行了估算，見表3。

表3 軟土地基處理方案的工程費用

超載預壓是解決淺層軟黏土的首選方法，施工方便、成本低，經濟效益高。輕質路堤（泡沫輕質土），可以降低地基的自重，在軟土層較深時，其應用可以降低地基的沉降量，提高地基的穩定性。EPS作為路堤的輕質填料，不僅造價昂貴，而且對其路用特性和具體施工工藝的研究也不夠深入，限制了EPS在公路上的使用。

通過對比分析，建議結合采用碎石土換填、超載預壓、泡沫輕質土路堤等方法。本項目結合不同地質分區、不同特性的軟土，以及填土的高度，采用綜合處理的方法。大多數不存在軟土的路段，不需要特殊處理。

為提高臨近水塘高速公路路段的整體穩定性，在地基的每個臺階上均設有一條單層土工格柵。在高填方路段，以及河塘邊緣與原道路的坡腳距離不到3 m路段，為避免抽水清淤施工而影響地基的穩定性，宜采用直接填埋的施工方法處理塘底淤泥，可以首選采用輕質發泡土作填筑材料[5]。

7 結語

綜上所述，由于土壤中自然濕度大，含水率高，軟黏土的硬度和強度都比較低，加之氣候等原因，各地區的軟黏土特性也各不相同，軟土地基處理是道路建設的基礎和核心建設中需要重點處理的問題。通過對軟土地基勘察設計中的一些關鍵問題進行分析，確定了軟土地基的設計要求和軟弱地基處理方案的選取，以確保設計方案的正確性，并且要注意選用科學合理的施工工藝，保證軟土地基處理的效果，從而提高整個公路工程的質量，促進我國的公路建設的發展。