探讨高速公路软基的设计及处理方案

林琼

（汕头市公路勘察设计院，广东 汕头 515041）

1 工程慨况及软土地质特征

惠莞高速公路惠州惠东至东莞常平高速公路惠州段起点为广东省惠东县城北侧，与国道324 线相接，终点为惠东县沥林镇老虎坑，长49.1公里，按行车速度120公里/小时进行设计，路基宽度34.5米，为双向6 车道，工程已于2006年底动工建设。本项目地貌单元主要为剥蚀丘陵，在丘陵间分布冲积平原或洼地。根据工程地质勘察报告，在冲积平原或洼地等多个路段有软基零星分布。软土分布形态常呈现透镜体状、鸡窝状，软土厚度一般较小，为0.5～3m，且多分布于浅表，软土含水量高，一般为32.4～85.5%；压缩性大，压缩系数α0.1～0.2＝0.42～2.04MPa-1；孔隙比大，一般为1.03～2.38；固结系数CV 一般为10-3cm2/s 量级；渗透系数K20 一般为～10-7cm/s 量级；强度低，天然状态下十字板抗剪强度Cu 为14～20KPa、静力触探锥尖阻力qc 一般为0.3～0.6MPa、标贯击数为3～5 击、天然地基承载力σ0 低，一般为40～80KPa 等。

2 软土地基处理设计原则

根据《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》（JTJ017-96），一般路段工后沉降≤30cm，桥梁及桥式通道台后5～7H（H 为台后填土高度，以m 计）范围内的工后沉降≤10cm，其它涵洞、通道等构造物处路堤的工后沉降≤20cm。为了提高行车的舒服性，有条件的路段，尽可能减少工后沉降。地基的最终沉降量计算采用分层总和法，压缩试验资料用e－p 曲线，并采用沉降系数校正总沉降，沉降系数Ms 为1.3～1.7。压缩层计算深度为预估的地基附加应力与地基土自重应力比为0.15的深度。稳定验算采用总应力法，安全系数以K＞1.2 控制，强度指标采用原位测试指标。根据沿线软土分布特点、填土高度、总沉降及工后沉降的大小、软基处理施工的特点及工程其它要求，确定软基处理原则如下：

（1）厚度及埋深≤3～5m的路段，采用清淤换填碎石土处治；

（2）对软土厚度＞3～5m 路段，则采用袋砂井堆载预压处理。袋装砂井处治深度为穿透软土层并进入硬土层0.2m。袋装砂井间距为1.1～1.3m，按等边三角形布置，砂井直径7m。部分路段软土埋较深、存在上覆砂土层或硬塑亚粘土层，采用不打设袋装砂井，只进行超载预压处理方案。

局部地面横坡较陡或软基底板坡度较大，路基或地基稳定性不足的路段，采取水泥搅拌桩处理。水泥搅拌桩的桩径为0.5m，桩位在平面上呈等边三角形布置，桩距采用1.0～1.5m。设计的桩长为穿透软土层，如软土层下卧层为强度较低的亚粘土，处理深度应适当加长，施工过程中先试桩，确保桩尖能达到较好的持力层。设计掺灰量为50kg/m，桩身的无侧限抗压强度为R28 不小于1.0 MPa。

（3）对软土厚度小，填土高度低，工后沉降满足规范要求，又无软弱倾斜面的路段，不对深部软基处理。

3 软基处理方案

根据软基处理原则，经过对本合同段存在的软基逐段进行认真分析研究、计算、确定采取以下处理方案，主要有清淤换填、水泥搅拌桩等：

（1）K37+830～K37+920 段：

地貌单元：属低丘间冲积洼地；

典型地质条件：0.5m 耕土+1.5m 淤泥+1.5m亚粘土（可～硬塑）+砂垫层。

工程特点：此路段为水塘路段，路基填土高度7.3～9.8m；

处理方案：由于软土填深浅，厚度小，路基填土较高，采用挖淤泥换填碎石方案。

处理方案原理：挖淤泥换填强度较高、透水性好的填料是软基处理中最常用的方法之一，置换后的土基强度较高，可作为路基的持力层，基底的附加应力通过换填的材料向下扩散，减少作用于底下软弱土基的附加应力，从而减小沉降量，加速软土层的排水固结。完全地把软土层挖除换填是软基处理中最彻底的方法。在本路段中，根据前面确定的软基处理原则，将路基表面0.5m 耕土+1.5m 淤泥挖除后回填碎石。

（2）K37+920～K38+020 段：

地貌单元：属低丘间冲积洼地；

典型地质条件：1.8m 淤泥+1.9m 亚粘土(软～可塑)+2.4m 淤泥+1.1m 亚粘土(硬塑)+砂土层。

工程特点：一般路基路段，路基填土高度为7.3～8.2m。

处理方案：由于软土埋深大、路基填土较高，分布段落零星，采用水泥搅拌桩处理方案，水泥搅拌桩桩径0.5m，桩距1.0m，桩长7.0m。同时增加了堆载预压方案，将路基荷载提前加载。设计水泥搅拌桩单桩承载力不小于300KPa，复合地基承载力不小于200KPa。

处理方案原理：水泥搅拌桩是一种应用较广泛的地基加固方法，通过水泥浆或水泥等粉体与软土的强制拌合，硬化后形成有足够强度的水泥土桩，与桩周土基起复合地基的作用。

4 软基施工监测

由于软土性质复杂多变，根据广东省成功的经验，在软基上筑填路基，必须采取严密而完善的监测措施，对施工加载过程中路堤的沉降和稳定性变化规律进行全过程监控。

观测断面的设置：施工监控断面分为普通观测断面和重点监控断面。

普通监控断面：每隔100～200米设置一个，主线每个普通监控断面设置表面沉降板3 块，分别埋设于路堤中心及两侧路肩外，沉降板在铺筑砂垫层前埋设。

重点监控断面：设置于填土高、软土性质差、并具有代表性的软基路段。每个重点监控断面设置表面沉降板3 块，分别埋设于路堤中心及两侧路肩外；测斜管2 孔，分别埋设于路堤两侧坡脚处。孔隙水压力仪4个，埋设于路堤中心。本合同段软土路段短，只设普通监控断面。观测频率：施工期间沉降观测频率表

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观测稳定标准：

监控标准采用沉降、侧向位移两项指标综合控制。根据广东省的经验为：沉降速率不大于10mm/d，、侧向位移不大于5mm/d。每一级加载完成后继续进行观测，直至达到以下稳定标准后方可进行下一级加载，沉降速率小于6mm/d。

卸载标准及路面铺筑时间的确定：

路面铺筑必须待沉降稳定后进行，采用双标准控制：即要求推算的工后沉降量小于设计容许值，同时连续两个月观测的沉降量每月不超过5mm，即在经过一段时间预压后，若连续两个月的观测沉降速率小于5mm/月时，路基沉降基本稳定，此时方可卸载并开始路面铺筑。本合同段软土路基在采用清淤换填、水泥搅拌桩方案处理后，路基沉降和稳定基本上符合设计要求，效果良好。

5 软基路段施工注意事项

5.1 由于软土地基复杂和多变性、在软基处理及路基荷载加载过程中应根据软基监控成果进行动态设计。

5.2 由于本合同段软土零星分布、软土埋深、厚度在横、纵向变化都较大，在软基处理施工前应复核地质条件，加密静力触探测试，按要求每40米沿线路方向每个断面至少布置1个静力触探孔，进一步查明软土路基地质特征。上报业主及设计部门，并根据地质特征可适当调整处理方案。

5.3 在软基处理施工前应先试桩，验证水泥搅拌桩的适宜性，确定软基处理打设深度。

6 结束语

软土地基处理施工技术难度较大，质量要求高，软基处治的方法很多，各种方法都有它的适应范围。具体工程的地质条件千变万化，对地基处理的要求不尽一致，而且施工部位采用的机具、当地的材料都会不同，因此必须具体分析，从地基条件、处理要求、处理范围、工程进度、材料机具等方面进行综合考虑，以确定合适的处理方法。

[1]公路路基设计规范 JTG D30-2004 中华人民共和国行业标准

[2]公路软土地基路基设计及施工技术规范JTJ017-1996.人民交通出版社.