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摘要：近几年来，随着公路建设技术水平的快速发展，地基处理技术、施工工艺和新材料、新设备的应用方面也有了较大的发展。软基处理设计方案的多样性决定着工程造价的差别悬殊。本文收集整理了安徽省已建成通车的高速公路软基典型处理方案，并结合现行概预算定额、概预算编制办法及近期材料综合市场价格，对各处理方案的费用进行了计算和分析，为今后软基处理方案比选提供必要的工程经济参考。
关键词：软基处理技术方案 经济分析
1 概述
高速公路跨越不同的地质区段、穿山越岭，地质条件是高速公路建设方案及投资规模的重要影响因素之一。当天然地基不能满足结构工程性能要求时，必须进行地基处理。
目前，软基处理方案较多，各方案造价区别也较大。如何选择经济合理的处理方案？笔者认为，应结合地质勘探资料进行比选确定，要充分考虑工程经济性和施工易操作性，摈弃一味保守而忽视经济的软基处理理念。
2 安徽省软土类型及分布
安徽省地处华东片区，软土类型属内陆平原河床相、河漫滩相、牛轭湖相和山地沉积的山谷相。分布主要集中在长江中下游、淮河平原及山区、丘陵地区的一些山地。
内陆平原河床相、河漫滩相区域软基处理的典型高速公路项目有合巢芜、芜宣、马芜、蒙蚌、芜雁、沿江高速、望东大桥接线等；山地沉积的山谷相高速公路项目主要有六武、安景、合铜黄等。
3 已建高速公路软土地基处理方案
3.1 蚌埠至南京高速公路（来安曹庄至明光段） 项目地处安徽省东北部。软土分布近5Km。主要采用四种处理方案：浅层处理、竖向排水体处理、复合地基处理、换填处理等。
3.2 合肥至徐州高速公路（涂山淮河大桥至朱围子段） 项目地处安徽省北部。软土段分布在淮河北岸支流北淝河和淮河之间，为河流冲积成因，最大厚度达10m。
主要采用三种处理方案：浅层碎石垫层预压处理、深层搅拌桩复合地基处理、碎石垫层换填处理等。
3.3 芜湖至宣州高速公路 项目地处安徽省东南部。为长江下游沿河漫滩平原，由长江和青弋江近代冲积而成，最大厚度达30m。
根据当地工程实践、环境条件、材料供应及施工技术状况，对于不同的填土高度、构造物形式及对工后沉降的要求，软基处理主要采用六种处理方案：预压、铺砂垫层、袋装砂井、换填碎石、复合地基（水泥粉喷桩，深层搅拌桩）及路改桥等。
4 各处理方案分析及经济指标
4.1 排水固结法 排水固结法由排水系统和加压系统两部分共同组合而成，适用处理各类淤泥、淤泥质土及冲填土等饱和粘性土地基，一般用于深度4～12米的软土处治。常用排水固结法有砂石料垫层预压固结法、砂井预压固结法、排水板预压固结法、真空预压排水固结法等。安徽省已建高速公路中主要使用了其中的砂垫层预压固结法、砂井预压固结法、排水板预压固结法三种方案。
4.1.1 砂垫层+预压方案 适用范围：路堤填土高度较小，软土埋藏不深且厚度小的地段。分析计算主要工程量为40cm砂垫层；土工格栅（一层）；预压土方（H=5m），其单位面积加固费用约111.4元/m2。费用组成如下：
4.1.2 塑料排水板+预压方案 适用范围：软土厚度较大的地段，处理深度小于12米。分析计算主要工程量为40cm砂垫层；土工格栅（一层）；塑料排水板（正三角分布，间距@1.3m，板长10米）；预压土方（H=5m）其单位面积加固费用约148元/m2。费用组成如下：
4.1.3 袋装砂井+预压方案 适用范围：软土厚度较大的地段，处理深度小于12米。分析计算主要工程量为60cm砂垫层；土工布（一层）；袋装砂井（正三角分布，桩径7cm，间距1.3m，桩长10m）；预压土方（H=5m）其单位面积加固费用约156.4元/m2。费用组成如下：
4.2 置换法 置换法适用于淤泥、淤泥质土、杂填土等浅层处理，呈局部分布，处理深度通常控制在3m以内。常用置换法有开挖置换法、抛石挤淤法、轻型材料置换法等。安徽省主要使用了开挖置换法方案。开挖换填方案分析计算主要工程量为开挖预压土方，土工格栅（三层），换填1.5-2.0m厚碎石。其单位面积加固费用约为351.6元/m2。费用组成如下：
4.3 复合地基法 水泥搅拌桩是利用水泥等材料作为固化剂，通过专用的粉体搅拌机械，用压缩空气将水泥粉均匀地喷入所需加固的软土地基中，形成具有整体性、水稳性和强度较高的复合地基。安徽省已建高速公路目前主要采用水泥土类桩方案。常用的施工方法：利用灰浆泵进行喷浆型（湿法）搅拌和利用空压机进行喷粉型（干法）搅拌。适用范围：最适宜于加固软土厚度较大的各种成因的饱和软粘土。粉喷桩处理深度不宜大于15m，浆喷桩处理深度不宜大于20m。
分析计算的主要工程量为：30cm碎石垫层；粉喷桩（桩径50cm，正三角分布，间距1.25m，桩长15m）。其单位面积加固费用约484.3元/m2。费用组成如下：
5 新处理方案的技术和经济分析
近年来，随着新技术、新工艺、新材料、新设备的不断发展，安徽省高速公路软基处理不仅处理深度在增加，处理方案也日臻完善。其中，复合地基法具有施工期短，处理深度大，效果较好等优点，一般用于桥头和深层软土（10～20m）的处治。除了已实施的水泥搅拌桩处理方案外，碎石桩、CFG桩、预应力混凝土管桩和大直径管桩等处理方案正在逐步采用。以安徽院北沿江高速公路巢湖至马鞍山段工程初步设计为例，进行计算分析，进一步探讨软基处理新方案的合理应用。
5.1 碎石桩 利用夯锤的垂直夯击填入孔中的碎石，能量通过碎石向孔底及四周传递，利用桩体对桩周围土层的挤密作用，使土与桩组成复合地基。
碎石桩桩径一般为300-1100mm，桩间距一般为1.8-4倍桩直径。常用的施工方法是振动成桩法和锤击成桩法，主要是通过振动或锤击把带有特制桩尖的钢管打入土层至设计深度，在钢管内灌入碎石，然后边振动边缓慢拔出桩管，从而形成碎石桩，并在桩顶设置水平排水层，必要时可进行堆载预压。具有置换、排水固结和复合地基的特点。 适用范围：用于挤密松散砂土、素填土和杂填土等地基，但对粉土或粉粒含量较多的粉质砂基土一般不宜使用。在石料丰富地区，软土厚度较大的地段得到广泛应用。
分析计算的主要工程量为30cm碎石垫层；预压土方（H=4m）；土工格栅（一层）；碎石桩（桩径60cm，正三角分布，间距1.4m，桩长15m）。其单位面积加固费用约541.8元/m2。费用组成如下：
5.2 CFG桩 水泥粉煤灰碎石桩简称CFG桩，是在碎石桩基础上加进一些石屑、粉煤灰和少量水泥，加水拌合制成的具有一定粘结强度的桩，与桩间土、褥垫层一起形成复合地基。CFG桩桩径一般为350-500mm，桩间距一般为3-5倍桩直径。当桩径较小（350-400mm）时，常采用振动沉管打桩机或螺旋机施工，桩径较大时一般用钻孔灌注桩的成桩设备。适用范围：可用于杂填土、饱和及非饱和粘性土、粉土、砂性土和湿陷性黄土地基中，对于软土厚度大、承载力要求高的桥涵构造物及高路堤地段，处理的厚度可大于15m。
分析计算的主要工程量为30cm碎石土垫层；预压土方（H=4m）；土工格栅（一层）；CFG桩（桩径40cm，正三角分布，间距1.5m，桩长15m）。其单位面积加固费用约612.8元/m2。费用组成如下：
5.3 预应力混凝土管桩 预应力高强混凝土管桩（简称PHC桩），是在近代高性能混凝土（HPC）和预应力技术的基础上发展起来的混凝土预制构件，在专业工厂里采用先张法预应力和离心成型工艺，经过蒸压养护而制成的一种空心圆筒体等截面构件。运到施工现场后，通过锤击或静压的方法沉入地下作为构筑物的基础，与桩间土一起形成复合地基。
沉桩工艺有两种：静压和锤击，目前长三角地区以静压桩为主。
适用范围：软土厚度大、承载力要求高、工期要求紧的桥涵构造物及高路堤地段，处理的深度可超过20m。
分析计算的主要工程量为30cm碎石土褥垫层；预压土方（H=4m）；预应力管桩（桩径50cm，壁厚10cm，正三角分布，间距3m，桩长15m）；土工格栅（一层）。其单位面积加固费用约474.4元/m2。费用组成如下：
5.4 大直径管桩 大直径管桩又称振动沉模大直径现浇混凝土薄壁管桩（PCC桩），是采取振动沉模自动排土，现场灌注混凝土而成桩。振动沉模大直径现浇管桩与褥垫层、土共同作用形成刚性桩复合地基。
目前国内做法有两种，一是桩头采用预制钢筋混凝土桩尖（浙江省做法），二是采用活瓣桩靴（江苏省做法）。其工作原理基本一致，即依靠沉腔上部锤尖的振动将内外双层套管所形成的环形腔体在预制桩头（或活瓣桩靴）保护下打入预定的设计深度，在腔内现浇混凝土，之后振动拨管，在环形域中土体与外部的土体之间便形成混凝土管桩。
振动沉模大直径现浇管桩动力设备是振动锤，是近年新发展的一种新型桩技术，类似沉管灌柱桩。涉及震动、沉管、拨管、浇筑混凝土等工艺。
适用范围：下卧层有良好持力层的淤泥质粘土、素填土、砂土、粉砂土、高液限及低液限粘土，处理的深度可达25m以上。
分析计算的主要工程量为30cm碎石土褥垫层；预压土方（H=4m）；砼管桩（桩径100cm，壁厚10cm，正三角分布，间距3.5m，桩长15ms）；土工格栅（一层）。其单位面积加固费用约元455.6/m2。费用组成如下：
6 结语
在设计软基处治方案时，应本着“技术先进、经济合理、施工易行”的原则，综合考虑建设项目的工程地质条件、处理范围、填土高度、工期要求、材料、机具设备来源和工程费用等因素，进行经济及技术比选，使处治方案达到因地制宜、就地取材、保护环境、节约资源、安全实用的最佳效果。
参考文献：
[1]程庆彬.高速公路路基软基处理[J].价值工程，2012（18）.
[2]万治安，徐秀敏.高速公路工程施工中软基处理技术的应用[J].价值工程，2011（09）.
[3]刘宏杰.填海区软基处理施工中易出现的问题与对策[J].价值工程，2011（24）.
作者简介：
刘丽华（1968-），女，湖北武汉人，本科，高级工程师，研究方向为工程造价。
关键词：软基处理技术方案 经济分析
1 概述
高速公路跨越不同的地质区段、穿山越岭，地质条件是高速公路建设方案及投资规模的重要影响因素之一。当天然地基不能满足结构工程性能要求时，必须进行地基处理。
目前，软基处理方案较多，各方案造价区别也较大。如何选择经济合理的处理方案？笔者认为，应结合地质勘探资料进行比选确定，要充分考虑工程经济性和施工易操作性，摈弃一味保守而忽视经济的软基处理理念。
2 安徽省软土类型及分布
安徽省地处华东片区，软土类型属内陆平原河床相、河漫滩相、牛轭湖相和山地沉积的山谷相。分布主要集中在长江中下游、淮河平原及山区、丘陵地区的一些山地。
内陆平原河床相、河漫滩相区域软基处理的典型高速公路项目有合巢芜、芜宣、马芜、蒙蚌、芜雁、沿江高速、望东大桥接线等；山地沉积的山谷相高速公路项目主要有六武、安景、合铜黄等。
3 已建高速公路软土地基处理方案
3.1 蚌埠至南京高速公路（来安曹庄至明光段） 项目地处安徽省东北部。软土分布近5Km。主要采用四种处理方案：浅层处理、竖向排水体处理、复合地基处理、换填处理等。
3.2 合肥至徐州高速公路（涂山淮河大桥至朱围子段） 项目地处安徽省北部。软土段分布在淮河北岸支流北淝河和淮河之间，为河流冲积成因，最大厚度达10m。
主要采用三种处理方案：浅层碎石垫层预压处理、深层搅拌桩复合地基处理、碎石垫层换填处理等。
3.3 芜湖至宣州高速公路 项目地处安徽省东南部。为长江下游沿河漫滩平原，由长江和青弋江近代冲积而成，最大厚度达30m。
根据当地工程实践、环境条件、材料供应及施工技术状况，对于不同的填土高度、构造物形式及对工后沉降的要求，软基处理主要采用六种处理方案：预压、铺砂垫层、袋装砂井、换填碎石、复合地基（水泥粉喷桩，深层搅拌桩）及路改桥等。
4 各处理方案分析及经济指标
4.1 排水固结法 排水固结法由排水系统和加压系统两部分共同组合而成，适用处理各类淤泥、淤泥质土及冲填土等饱和粘性土地基，一般用于深度4～12米的软土处治。常用排水固结法有砂石料垫层预压固结法、砂井预压固结法、排水板预压固结法、真空预压排水固结法等。安徽省已建高速公路中主要使用了其中的砂垫层预压固结法、砂井预压固结法、排水板预压固结法三种方案。
4.1.1 砂垫层+预压方案 适用范围：路堤填土高度较小，软土埋藏不深且厚度小的地段。分析计算主要工程量为40cm砂垫层；土工格栅（一层）；预压土方（H=5m），其单位面积加固费用约111.4元/m2。费用组成如下：
4.1.2 塑料排水板+预压方案 适用范围：软土厚度较大的地段，处理深度小于12米。分析计算主要工程量为40cm砂垫层；土工格栅（一层）；塑料排水板（正三角分布，间距@1.3m，板长10米）；预压土方（H=5m）其单位面积加固费用约148元/m2。费用组成如下：
4.1.3 袋装砂井+预压方案 适用范围：软土厚度较大的地段，处理深度小于12米。分析计算主要工程量为60cm砂垫层；土工布（一层）；袋装砂井（正三角分布，桩径7cm，间距1.3m，桩长10m）；预压土方（H=5m）其单位面积加固费用约156.4元/m2。费用组成如下：
4.2 置换法 置换法适用于淤泥、淤泥质土、杂填土等浅层处理，呈局部分布，处理深度通常控制在3m以内。常用置换法有开挖置换法、抛石挤淤法、轻型材料置换法等。安徽省主要使用了开挖置换法方案。开挖换填方案分析计算主要工程量为开挖预压土方，土工格栅（三层），换填1.5-2.0m厚碎石。其单位面积加固费用约为351.6元/m2。费用组成如下：
4.3 复合地基法 水泥搅拌桩是利用水泥等材料作为固化剂，通过专用的粉体搅拌机械，用压缩空气将水泥粉均匀地喷入所需加固的软土地基中，形成具有整体性、水稳性和强度较高的复合地基。安徽省已建高速公路目前主要采用水泥土类桩方案。常用的施工方法：利用灰浆泵进行喷浆型（湿法）搅拌和利用空压机进行喷粉型（干法）搅拌。适用范围：最适宜于加固软土厚度较大的各种成因的饱和软粘土。粉喷桩处理深度不宜大于15m，浆喷桩处理深度不宜大于20m。
分析计算的主要工程量为：30cm碎石垫层；粉喷桩（桩径50cm，正三角分布，间距1.25m，桩长15m）。其单位面积加固费用约484.3元/m2。费用组成如下：
5 新处理方案的技术和经济分析
近年来，随着新技术、新工艺、新材料、新设备的不断发展，安徽省高速公路软基处理不仅处理深度在增加，处理方案也日臻完善。其中，复合地基法具有施工期短，处理深度大，效果较好等优点，一般用于桥头和深层软土（10～20m）的处治。除了已实施的水泥搅拌桩处理方案外，碎石桩、CFG桩、预应力混凝土管桩和大直径管桩等处理方案正在逐步采用。以安徽院北沿江高速公路巢湖至马鞍山段工程初步设计为例，进行计算分析，进一步探讨软基处理新方案的合理应用。
5.1 碎石桩 利用夯锤的垂直夯击填入孔中的碎石，能量通过碎石向孔底及四周传递，利用桩体对桩周围土层的挤密作用，使土与桩组成复合地基。
碎石桩桩径一般为300-1100mm，桩间距一般为1.8-4倍桩直径。常用的施工方法是振动成桩法和锤击成桩法，主要是通过振动或锤击把带有特制桩尖的钢管打入土层至设计深度，在钢管内灌入碎石，然后边振动边缓慢拔出桩管，从而形成碎石桩，并在桩顶设置水平排水层，必要时可进行堆载预压。具有置换、排水固结和复合地基的特点。 适用范围：用于挤密松散砂土、素填土和杂填土等地基，但对粉土或粉粒含量较多的粉质砂基土一般不宜使用。在石料丰富地区，软土厚度较大的地段得到广泛应用。
分析计算的主要工程量为30cm碎石垫层；预压土方（H=4m）；土工格栅（一层）；碎石桩（桩径60cm，正三角分布，间距1.4m，桩长15m）。其单位面积加固费用约541.8元/m2。费用组成如下：
5.2 CFG桩 水泥粉煤灰碎石桩简称CFG桩，是在碎石桩基础上加进一些石屑、粉煤灰和少量水泥，加水拌合制成的具有一定粘结强度的桩，与桩间土、褥垫层一起形成复合地基。CFG桩桩径一般为350-500mm，桩间距一般为3-5倍桩直径。当桩径较小（350-400mm）时，常采用振动沉管打桩机或螺旋机施工，桩径较大时一般用钻孔灌注桩的成桩设备。适用范围：可用于杂填土、饱和及非饱和粘性土、粉土、砂性土和湿陷性黄土地基中，对于软土厚度大、承载力要求高的桥涵构造物及高路堤地段，处理的厚度可大于15m。
分析计算的主要工程量为30cm碎石土垫层；预压土方（H=4m）；土工格栅（一层）；CFG桩（桩径40cm，正三角分布，间距1.5m，桩长15m）。其单位面积加固费用约612.8元/m2。费用组成如下：
5.3 预应力混凝土管桩 预应力高强混凝土管桩（简称PHC桩），是在近代高性能混凝土（HPC）和预应力技术的基础上发展起来的混凝土预制构件，在专业工厂里采用先张法预应力和离心成型工艺，经过蒸压养护而制成的一种空心圆筒体等截面构件。运到施工现场后，通过锤击或静压的方法沉入地下作为构筑物的基础，与桩间土一起形成复合地基。
沉桩工艺有两种：静压和锤击，目前长三角地区以静压桩为主。
适用范围：软土厚度大、承载力要求高、工期要求紧的桥涵构造物及高路堤地段，处理的深度可超过20m。
分析计算的主要工程量为30cm碎石土褥垫层；预压土方（H=4m）；预应力管桩（桩径50cm，壁厚10cm，正三角分布，间距3m，桩长15m）；土工格栅（一层）。其单位面积加固费用约474.4元/m2。费用组成如下：
5.4 大直径管桩 大直径管桩又称振动沉模大直径现浇混凝土薄壁管桩（PCC桩），是采取振动沉模自动排土，现场灌注混凝土而成桩。振动沉模大直径现浇管桩与褥垫层、土共同作用形成刚性桩复合地基。
目前国内做法有两种，一是桩头采用预制钢筋混凝土桩尖（浙江省做法），二是采用活瓣桩靴（江苏省做法）。其工作原理基本一致，即依靠沉腔上部锤尖的振动将内外双层套管所形成的环形腔体在预制桩头（或活瓣桩靴）保护下打入预定的设计深度，在腔内现浇混凝土，之后振动拨管，在环形域中土体与外部的土体之间便形成混凝土管桩。
振动沉模大直径现浇管桩动力设备是振动锤，是近年新发展的一种新型桩技术，类似沉管灌柱桩。涉及震动、沉管、拨管、浇筑混凝土等工艺。
适用范围：下卧层有良好持力层的淤泥质粘土、素填土、砂土、粉砂土、高液限及低液限粘土，处理的深度可达25m以上。
分析计算的主要工程量为30cm碎石土褥垫层；预压土方（H=4m）；砼管桩（桩径100cm，壁厚10cm，正三角分布，间距3.5m，桩长15ms）；土工格栅（一层）。其单位面积加固费用约元455.6/m2。费用组成如下：
6 结语
在设计软基处治方案时，应本着“技术先进、经济合理、施工易行”的原则，综合考虑建设项目的工程地质条件、处理范围、填土高度、工期要求、材料、机具设备来源和工程费用等因素，进行经济及技术比选，使处治方案达到因地制宜、就地取材、保护环境、节约资源、安全实用的最佳效果。
参考文献：
[1]程庆彬.高速公路路基软基处理[J].价值工程，2012（18）.
[2]万治安，徐秀敏.高速公路工程施工中软基处理技术的应用[J].价值工程，2011（09）.
[3]刘宏杰.填海区软基处理施工中易出现的问题与对策[J].价值工程，2011（24）.
作者简介：
刘丽华（1968-），女，湖北武汉人，本科，高级工程师，研究方向为工程造价。