论文部分内容阅读
【摘要】 本文结合工程实际，浅谈高等级公路软基处治方法及施工注意事项。
【关键词】 软土地基；处治；施工技术
一、前言
高等级公路是科学技术和社会生产力发展到一定阶段的必要产物，它极大地促进了我国交通运输业和国民经济的发展，提高了人们的认识，改善了人民的生活。随着我国高等级公路网络的发展、完善，其作用越发突出。一个国家的公路设施水平，在一定程度上代表着这个国家的经济能力以及其国际市场竞争力的大小。1988年1月31日，我国第一条完整的高等级公路，长20.5Km沪嘉高速公路建成，到目前，我国高等级公路已四通八达。根据我国已经建成投入运营的高等级公路的使用情况，软土地基处理在公路工程设计和施工中是重点项目，软基沉降破坏是公路工程质量通病之一。而软基处理大多又属隐蔽工程，软基的分布范围在勘测过程中难以达到和现实一致的程度，设计的不够严密常常给施工过程造成较大困难，致使软土地基处理难以达到规范和设计要求，这就要求施工单位在软基处理过程中，必须作好充分的地质勘探和处理方案分析，充分掌握各种软基处理技术和施工工艺。
二、概述
所谓软土，从广义上讲，就是强度低、压缩性高的软弱土层。在软土地基上修筑路基和桥涵构造物，若不加以处理，往往会发生路基失稳、过量沉陷和桥头严重跳车等现象，导致公路破坏、不能正常使用甚至车毁人亡，影响正常的交通运输和国民经济的发展。习惯上常把淤泥、淤泥质土、软粘性土总称为软土，软土的特性主要表现为天然含水率高、孔隙比大、承载力低。含水量在34％—72％之间，孔隙比在1.0—1.9之间，饱和度一般大于95％，液限一般为35％—60％，塑性指数为13—30。
三、常用处治方法
软土地基的特点是强度低、固结慢和变形大，对软基上的路基和构造物要特别认真对待，当路堤经稳定验算或沉降计算不能满足规范和设计要求时，必须对软土地基进行加固处理。常用的加固处理方法有：
1、挖除换填。适用于较小范围且厚度小于3m的表层软土处理。如原有的水塘、复耕时间短的水塘、局部为软土的地基和厚度小于3m的软基中桥涵构造物基础部位，常采用直接挖除换填合格素土、石灰改性土、碎石土、砂砾、碎石、片石等，然后修建路基或桥涵构造物。
2、设置透水垫层。适用于较大范围且厚度1.5-10m的软土处理。因挖除换填工作量大，常采用在路堤和软基之间设置透水垫层处理，其原理是在路堤和软基之间设置透水垫层作为软基中孔隙水排出的通道，在后续的路堤填筑过程中，随着路堤的填高，路堤自重就会对软基产生压力，致使软基中的孔隙水从透水垫层中排出，从而起到增加地表强度和加快软基固结的作用，同时也防止地下水的毛细上升和排除路基水份。
3、浅层处治。适用于较大范围且厚度小于1.5m的表层软土处理，可利用生石灰、粉煤灰、水泥等浅层拌和、抛石挤淤、堆土等方法进行，其中当软土厚度很小，小于1m时，也可采用全范围挖除换填处理，利用推土机、挖掘机等进行挖除，换填满足承载力要求的合格材料。
4、加固土桩。加固土桩是利用专用机械设备将软土地基中的一定深度和一定直径内的软土柱体用加固材料改良、加固而形成，与桩间土体共同形成土体复合地基。适用软土地基层较厚（可达20m以上）和地基承载力不大于120KPa的地段。常用的加固材料有：水泥、石灰粉、粉煤灰、水泥浆、石灰浆、二灰浆和其它专用混合体。专用机械设备主要是一种带钻头和喷射管（压浆管）的钻机，施工时先钻至设计深度，然后钻头边退出边喷射（灌注）加固材料，根据设计喷射量和试验桩的施工经验，常采取多次复搅的方式完成。
5、竖向排水体预压。常用塑料排水板作为主要材料，也可采用其它竖向排水材料，适用于软基层厚5-20m范围。是利用插板机把带有孔道的板状物体，插入土中形成竖向排水通道，排水板施工完成后于其上铺设砂砾垫层和填土预压，预压期不宜小于180天。当用塑料排水板时，需要为塑料排水板配置专用的脚靴。
6、设置加筋材料（土工合成材料）。当设置加筋材料层数较少时，宜与设置透水垫层和其它排水处治方案同时实施，可以提高地基承载力和减少路堤填筑后的不均匀沉降，对于淤泥等表层太软地基，在利用砂井及其它深层处治方案之前，本方案可作为前期处理，以提高人员和机械设备在上面施工的可能性。当设置层数较多时（分层设置于路堤内部），不受地质条件限制，但地基愈弱，其作用越明显。
7、粒料桩。采用碎石、砂砾、废渣、砂等散粒材料做桩料，如碎石桩、砂桩等。专用机械一般为震动沉管机、水振冲器等。设置粒料桩后桩体与桩间土形成复合地基，粒料桩对地基土起置换、竖向排水及应力集中作用，但不考虑它对地基土的挤密作用。此方法应根据设计严格控制粒料用量，如未达到设计用量应复打补灌或在旁边补桩一根。
8、轻质路堤。适用于地基承载力能满足设置轻质路堤自重要求的地段。是利用轻质材料作为路堤填料以减轻路堤自重、减小沉降并增大稳定安全系数。我国常用的轻质材料为粉煤灰，国外有采用专用泡沫塑料块的。
9、反压护道：是在路堤两侧或一侧填筑一定宽度和一定高度的护道，利用力学平衡原理以确保路堤的稳定。反压护道施工宜与路堤同时填筑，分开填筑时，必须在路堤达到临界高度前完成反压护道的填筑。
10、预压。适用于容许工后沉降标准较低或路堤填土高度不大的路段。在工期较紧、预压时间较短时，也可利用超载预压的方法来加速预压期的沉降。预压荷载常用路堤填筑材料，以节约投资。如果工期不紧，可以先填筑一部分或全部路堤，使地基经过一段时间固结沉降，然后再补填足路堤和施工路面。
11、综合处治。为同时解决沉降、稳定问题或使处治作用更为有效，可考虑两种或两种以上处治措施进行综合处治。综合处治的一般原则是：加速排水固结的措施与增加地基强度的措施相结合；地上、地面处治与地下处治相结合；应避免两措施施工上的干扰及作用上的相互抵消。
四、湖北××高速公路第五合同段采用的软土地基处治方法
1、挖除换填。换填深度根据地基承载力要求而定，主要使用于水塘淤泥清淤换填；复耕时间较短的水塘里回填的虚土、杂土挖除换填；路基原地面局部软土挖除换填。换填材料为合格素土、碎石土（如图一所示）和石灰改性土。由于我单位在投标过程中把碎石土的造价分摊到整个合同段的素土中，回填碎石土在业主那里无价可计，而我部各工区承担的碎石土工程量和素土工程量比例不可能一致，造成管理困难，我部及时对所有回填碎石土进行了申请变更为回填石灰改性土，为我单位规避了此方面的风险。其它明、暗构造物基础范围，利用挖除换填砂砾垫层和变更为桩基（施工过程中发现软基层厚度与设计出入较大，换填施工无法正常开展，后申请变更为桩基工程）。（图一略）
2、设置透水垫层。采取了设置砂砾垫层和铺设土工格栅相结合的处理方案。使用于较大范围的软土地基路堤部分，是在路堤底部地面上铺设一层砂砾层，作用在软土表层上，增加一个排水面，在填土过程中，随路基填土自重荷载的增加，促使软土地基排水固结，渗出的水就可以从砂垫层中排出，砂砾垫层采用0.5m厚砂砾，其下铺设一层土工格栅，为确保排水通畅必须选用透水性良好的砂砾（如图二所示）。
3、加固土桩。采用粉喷桩处理方案，使用于构造物基础和台背处于软基部分。处理范围：圆管涵沿路线方向长度为圆管涵中线两侧各1.5米，与路中线垂直方向为两侧洞口铺砌到洞口铺砌范围（如图三所示）。处于软基地段的所有明构造物台后15m范围（基础部位采取换填砂砾垫层和桩基工程）按图示尺寸布置粉喷桩处理（如图四所示），然后其上再铺设土工格栅和设置砂砾垫层。（图略）
五、软基处治需注意事项
1.软土地基施工应安排在有利季节进行，施工之前作好排水、降水工作，特别要求针对设计图纸中标明为软基的地段，施工前应采取切实有效的降水措施。
2.根据设计资料做好软基地段地质勘探工作，因为设计部门在设计时是针对整个线路的，勘探工作量非常大，不可能做的非常详细，而施工单位施工的只是整个线路中的几公里，软基地段一般不会太长，有条件把勘探工作做详细，所以进行软基处理之前应做好地质对比勘探工作，以确保软基处理顺利完成。我部在最初几个构造物基础施工过程中，按照设计图纸和“边施工、边观察、边分析”的原则进行，但施工过程发现实际地质与设计资料相差甚远，致使我们增加了投入和耽搁了部分工期。
3.针对设计资料和自己单位组织的软基地段地质勘探情况，结合当地地材和本单位的投标报价情况作好处理方案分析，提出经济合理的变更方案上报监理和业主单位，争取为业主节约投资和为本单位争取更大的经济效益。
4.软土地基上的构造物和土路基施工应尽早进行，在施工过程中应根据设计进行合理的沉降和稳定性观测，并根据观测结果指导路堤填筑和各路基区段竣工时间。针对构造物部分，应采取经济合理的措施进行软基处理后再行施工，而针对土路基部分，应提前施工相应处理方案的试验路段，以检验设计的合理性和指导施工。
5.对构造物台背部位软土地基的处理应特别注重，因为“桥头跳车现象”也是公路质量通病之一，对于桥头部位，因为构造物砼结构和台后土地基、土路基不一致的沉降，极易导致“桥头跳车”现象发生，如果构造物处于软土地基上，那就更加需要认真对待，需要采取切实有效的处治方案。
6.软基施工过程中应认真作好原始记录、积累资料和不断总结经验，以提高软基处治的施工技术水平。
六、结语
近些年来，随着高等级公路的快速发展和软基破坏这一质量通病的出现情况和数量的增加，国内已经使用了许多新的软土地基处治方法，特别是一些新的综合处治方法，具有良好的软基处理效果。在高等级公路施工中，特别是特殊路基施工方面需要交流、学习、总结和探讨的施工技术确实很多，应该加强从书本和向有经验的同志进行学习，及时交流、总结和探索相关路基施工技术，以提高处理路基施工中所遇难题的水平，从而提高企业在高等级公路行业的竞争能力。
参考文献：
1、《公路路基设计规范》JTJ013—95
2、《公路路基施工技术规范》JTJ033—95
3、《公路工程质量检验评定标准》JTJ071—98
4、《华东公路》
5、《施工技术》
【关键词】 软土地基；处治；施工技术
一、前言
高等级公路是科学技术和社会生产力发展到一定阶段的必要产物，它极大地促进了我国交通运输业和国民经济的发展，提高了人们的认识，改善了人民的生活。随着我国高等级公路网络的发展、完善，其作用越发突出。一个国家的公路设施水平，在一定程度上代表着这个国家的经济能力以及其国际市场竞争力的大小。1988年1月31日，我国第一条完整的高等级公路，长20.5Km沪嘉高速公路建成，到目前，我国高等级公路已四通八达。根据我国已经建成投入运营的高等级公路的使用情况，软土地基处理在公路工程设计和施工中是重点项目，软基沉降破坏是公路工程质量通病之一。而软基处理大多又属隐蔽工程，软基的分布范围在勘测过程中难以达到和现实一致的程度，设计的不够严密常常给施工过程造成较大困难，致使软土地基处理难以达到规范和设计要求，这就要求施工单位在软基处理过程中，必须作好充分的地质勘探和处理方案分析，充分掌握各种软基处理技术和施工工艺。
二、概述
所谓软土，从广义上讲，就是强度低、压缩性高的软弱土层。在软土地基上修筑路基和桥涵构造物，若不加以处理，往往会发生路基失稳、过量沉陷和桥头严重跳车等现象，导致公路破坏、不能正常使用甚至车毁人亡，影响正常的交通运输和国民经济的发展。习惯上常把淤泥、淤泥质土、软粘性土总称为软土，软土的特性主要表现为天然含水率高、孔隙比大、承载力低。含水量在34％—72％之间，孔隙比在1.0—1.9之间，饱和度一般大于95％，液限一般为35％—60％，塑性指数为13—30。
三、常用处治方法
软土地基的特点是强度低、固结慢和变形大，对软基上的路基和构造物要特别认真对待，当路堤经稳定验算或沉降计算不能满足规范和设计要求时，必须对软土地基进行加固处理。常用的加固处理方法有：
1、挖除换填。适用于较小范围且厚度小于3m的表层软土处理。如原有的水塘、复耕时间短的水塘、局部为软土的地基和厚度小于3m的软基中桥涵构造物基础部位，常采用直接挖除换填合格素土、石灰改性土、碎石土、砂砾、碎石、片石等，然后修建路基或桥涵构造物。
2、设置透水垫层。适用于较大范围且厚度1.5-10m的软土处理。因挖除换填工作量大，常采用在路堤和软基之间设置透水垫层处理，其原理是在路堤和软基之间设置透水垫层作为软基中孔隙水排出的通道，在后续的路堤填筑过程中，随着路堤的填高，路堤自重就会对软基产生压力，致使软基中的孔隙水从透水垫层中排出，从而起到增加地表强度和加快软基固结的作用，同时也防止地下水的毛细上升和排除路基水份。
3、浅层处治。适用于较大范围且厚度小于1.5m的表层软土处理，可利用生石灰、粉煤灰、水泥等浅层拌和、抛石挤淤、堆土等方法进行，其中当软土厚度很小，小于1m时，也可采用全范围挖除换填处理，利用推土机、挖掘机等进行挖除，换填满足承载力要求的合格材料。
4、加固土桩。加固土桩是利用专用机械设备将软土地基中的一定深度和一定直径内的软土柱体用加固材料改良、加固而形成，与桩间土体共同形成土体复合地基。适用软土地基层较厚（可达20m以上）和地基承载力不大于120KPa的地段。常用的加固材料有：水泥、石灰粉、粉煤灰、水泥浆、石灰浆、二灰浆和其它专用混合体。专用机械设备主要是一种带钻头和喷射管（压浆管）的钻机，施工时先钻至设计深度，然后钻头边退出边喷射（灌注）加固材料，根据设计喷射量和试验桩的施工经验，常采取多次复搅的方式完成。
5、竖向排水体预压。常用塑料排水板作为主要材料，也可采用其它竖向排水材料，适用于软基层厚5-20m范围。是利用插板机把带有孔道的板状物体，插入土中形成竖向排水通道，排水板施工完成后于其上铺设砂砾垫层和填土预压，预压期不宜小于180天。当用塑料排水板时，需要为塑料排水板配置专用的脚靴。
6、设置加筋材料（土工合成材料）。当设置加筋材料层数较少时，宜与设置透水垫层和其它排水处治方案同时实施，可以提高地基承载力和减少路堤填筑后的不均匀沉降，对于淤泥等表层太软地基，在利用砂井及其它深层处治方案之前，本方案可作为前期处理，以提高人员和机械设备在上面施工的可能性。当设置层数较多时（分层设置于路堤内部），不受地质条件限制，但地基愈弱，其作用越明显。
7、粒料桩。采用碎石、砂砾、废渣、砂等散粒材料做桩料，如碎石桩、砂桩等。专用机械一般为震动沉管机、水振冲器等。设置粒料桩后桩体与桩间土形成复合地基，粒料桩对地基土起置换、竖向排水及应力集中作用，但不考虑它对地基土的挤密作用。此方法应根据设计严格控制粒料用量，如未达到设计用量应复打补灌或在旁边补桩一根。
8、轻质路堤。适用于地基承载力能满足设置轻质路堤自重要求的地段。是利用轻质材料作为路堤填料以减轻路堤自重、减小沉降并增大稳定安全系数。我国常用的轻质材料为粉煤灰，国外有采用专用泡沫塑料块的。
9、反压护道：是在路堤两侧或一侧填筑一定宽度和一定高度的护道，利用力学平衡原理以确保路堤的稳定。反压护道施工宜与路堤同时填筑，分开填筑时，必须在路堤达到临界高度前完成反压护道的填筑。
10、预压。适用于容许工后沉降标准较低或路堤填土高度不大的路段。在工期较紧、预压时间较短时，也可利用超载预压的方法来加速预压期的沉降。预压荷载常用路堤填筑材料，以节约投资。如果工期不紧，可以先填筑一部分或全部路堤，使地基经过一段时间固结沉降，然后再补填足路堤和施工路面。
11、综合处治。为同时解决沉降、稳定问题或使处治作用更为有效，可考虑两种或两种以上处治措施进行综合处治。综合处治的一般原则是：加速排水固结的措施与增加地基强度的措施相结合；地上、地面处治与地下处治相结合；应避免两措施施工上的干扰及作用上的相互抵消。
四、湖北××高速公路第五合同段采用的软土地基处治方法
1、挖除换填。换填深度根据地基承载力要求而定，主要使用于水塘淤泥清淤换填；复耕时间较短的水塘里回填的虚土、杂土挖除换填；路基原地面局部软土挖除换填。换填材料为合格素土、碎石土（如图一所示）和石灰改性土。由于我单位在投标过程中把碎石土的造价分摊到整个合同段的素土中，回填碎石土在业主那里无价可计，而我部各工区承担的碎石土工程量和素土工程量比例不可能一致，造成管理困难，我部及时对所有回填碎石土进行了申请变更为回填石灰改性土，为我单位规避了此方面的风险。其它明、暗构造物基础范围，利用挖除换填砂砾垫层和变更为桩基（施工过程中发现软基层厚度与设计出入较大，换填施工无法正常开展，后申请变更为桩基工程）。（图一略）
2、设置透水垫层。采取了设置砂砾垫层和铺设土工格栅相结合的处理方案。使用于较大范围的软土地基路堤部分，是在路堤底部地面上铺设一层砂砾层，作用在软土表层上，增加一个排水面，在填土过程中，随路基填土自重荷载的增加，促使软土地基排水固结，渗出的水就可以从砂垫层中排出，砂砾垫层采用0.5m厚砂砾，其下铺设一层土工格栅，为确保排水通畅必须选用透水性良好的砂砾（如图二所示）。
3、加固土桩。采用粉喷桩处理方案，使用于构造物基础和台背处于软基部分。处理范围：圆管涵沿路线方向长度为圆管涵中线两侧各1.5米，与路中线垂直方向为两侧洞口铺砌到洞口铺砌范围（如图三所示）。处于软基地段的所有明构造物台后15m范围（基础部位采取换填砂砾垫层和桩基工程）按图示尺寸布置粉喷桩处理（如图四所示），然后其上再铺设土工格栅和设置砂砾垫层。（图略）
五、软基处治需注意事项
1.软土地基施工应安排在有利季节进行，施工之前作好排水、降水工作，特别要求针对设计图纸中标明为软基的地段，施工前应采取切实有效的降水措施。
2.根据设计资料做好软基地段地质勘探工作，因为设计部门在设计时是针对整个线路的，勘探工作量非常大，不可能做的非常详细，而施工单位施工的只是整个线路中的几公里，软基地段一般不会太长，有条件把勘探工作做详细，所以进行软基处理之前应做好地质对比勘探工作，以确保软基处理顺利完成。我部在最初几个构造物基础施工过程中，按照设计图纸和“边施工、边观察、边分析”的原则进行，但施工过程发现实际地质与设计资料相差甚远，致使我们增加了投入和耽搁了部分工期。
3.针对设计资料和自己单位组织的软基地段地质勘探情况，结合当地地材和本单位的投标报价情况作好处理方案分析，提出经济合理的变更方案上报监理和业主单位，争取为业主节约投资和为本单位争取更大的经济效益。
4.软土地基上的构造物和土路基施工应尽早进行，在施工过程中应根据设计进行合理的沉降和稳定性观测，并根据观测结果指导路堤填筑和各路基区段竣工时间。针对构造物部分，应采取经济合理的措施进行软基处理后再行施工，而针对土路基部分，应提前施工相应处理方案的试验路段，以检验设计的合理性和指导施工。
5.对构造物台背部位软土地基的处理应特别注重，因为“桥头跳车现象”也是公路质量通病之一，对于桥头部位，因为构造物砼结构和台后土地基、土路基不一致的沉降，极易导致“桥头跳车”现象发生，如果构造物处于软土地基上，那就更加需要认真对待，需要采取切实有效的处治方案。
6.软基施工过程中应认真作好原始记录、积累资料和不断总结经验，以提高软基处治的施工技术水平。
六、结语
近些年来，随着高等级公路的快速发展和软基破坏这一质量通病的出现情况和数量的增加，国内已经使用了许多新的软土地基处治方法，特别是一些新的综合处治方法，具有良好的软基处理效果。在高等级公路施工中，特别是特殊路基施工方面需要交流、学习、总结和探讨的施工技术确实很多，应该加强从书本和向有经验的同志进行学习，及时交流、总结和探索相关路基施工技术，以提高处理路基施工中所遇难题的水平，从而提高企业在高等级公路行业的竞争能力。
参考文献：
1、《公路路基设计规范》JTJ013—95
2、《公路路基施工技术规范》JTJ033—95
3、《公路工程质量检验评定标准》JTJ071—98
4、《华东公路》
5、《施工技术》