关于公路工程中软基处理技术的探讨

2012-12-30高福平

中国新技术新产品 2012年10期

乔峰高福平

（1、陕西省交通建设集团公司延靖分公司，陕西延安 716000；2、商洛市交通设计院，陕西商洛 726000）

1 概况

我国幅员辽阔，从南到北，由东向西，地质构造复杂多变，加之受到所处自然地理环境和气候多变等因素及人类活动的影响，更加剧了工程地质的复杂性。因此在公路工程建设中，会遇到各种类型的地质地基情况，在此地质地区路基工程会出现很多问题，软土路基只是其中一种情况，给公路工程建设带来很大困难，为了解决软土路基对施工的影响，必须对软土路基性质、处理方法加以了解。

近几十年来，我国在引进了国外比较先进的软土地基处理方法的同时，逐步发展了符合我国国内具体公路工程地质条件的软土地基处理方法。譬如，我们对国外的强夯置换法、振冲法、深层搅拌法、土工合成材料、强夯法、高压喷射注浆法、EPS超轻质填料法等许多地基处理技术进行了引进与发展。而其他一些在我国已经应用的技术也得到了更多的创新和提高(比如排水固结法、土桩和灰土桩法、砂桩法等)，同时我们在工程实践中自主发展了一些新技术。

2 常见公路软土地基处理方法及适用范围

2.1 换填法

换填法就是将基础地面以下不太深的一定范围内的软弱土层挖去，然后以质地坚硬、强度较高、性能稳定、具有抗侵蚀性的砂、碎石、卵石、素土、灰土、煤渣、矿渣等材料分层充填，并同时以人工或机械方法分层压、夯、振动，使之达到要求的密实度，成为良好的人工地基。当地基软弱土层较薄，而且上部荷载不大时，也可直接以人工或机械方法(填料或石填料)进行表层压、夯、振动等密实处理，同样可取得换填加固地基的效果。

2.2 碎石桩法

利用一个产生水平向振动的管状设备在高压水流作用下边振边冲，在软弱粘土中成孔后，再往孔内分批填入碎石等坚硬材料制成一根根桩体，由碎石桩体和桩间土组成复合地基，从而提高原有地基承载力，减少沉降量，这种加固地基技术叫作振冲置换或碎石桩法。此种方法由挤密砂体的振冲技术演变发展而来，其主要作用是置换部分软土，形成一个类似于钢筋混凝土复合结构，由于此种方法不受地下水位影响，且造价低，又能减少路基沉降，所以在高等级公路建设中越来越受到普遍重视。

2.3 排水固结法

排水固结法是先在地基中设置砂井等竖向排水体，然后利用建筑物本身重量分级逐渐加载，或是在建筑物建造以前，在场地先行加载预压，使土整体的孔隙水排出，逐渐固结，地基发生沉降，同时强度逐步提高的方法。

排水固结法就是在饱和软粘土地基在荷载作用下，孔隙中的水被慢慢排出，孔隙体积慢慢地减小，地基发生固结变形。同时随着超静水压力逐渐消散，有效应力逐渐提高，地基土的强度逐渐增长。

2.4 水泥搅拌桩法

搅拌桩法最早起源于美国，称为MIP工法，1953年引入日本后，日本各大企业先后连续开发研制出规格、效率各异的搅拌机械和方法，使这种方法得到了很大的发展和推广应用，我国1977年开始由冶金部建筑研究总院和交通部水运规划设计院联合研制，1980年研究成果通过鉴定，此后广泛用于各类工程中。目前，水泥搅拌桩法(喷浆法和喷粉法，也称湿法和干法)已成为高速公路软土地基处理中一种常用的方法。

3 选择公路软土地基处理方法时应考虑的因素

3.1 路基状况

在路基加固中，在软土层浅而薄的情况下，常用简单的表层处理法。重要的构造物基础常用开挖换填法。若软土层较厚，应使用其他方法配合表层处理法。夹有砂层且厚度较薄的软土层，一般采用表层处理法、强夯法等方法，即使是5cm的砂层也是有效排水层，在土质调查中不要遗漏。软土层厚且无砂层的情况，因排水距离长，固结沉降需很长时间，强度也不增长。因此，沉降处理常用表层排水法。在浅层部位堆积有4m以上厚度砂层，以下为软弱粘土层的情况。一般来说，稳定不成问题，只需沉降处理，常用强夯法。

3.2 道路性质

我们知道，道路等级愈高，平整度愈重要，愈需要采取有效的沉降处理措施。等级较低时，可先铺简易路面，待沉降结束后，再铺正式路面以节约资金。同时路堤的设计高度与宽度也是选择处理方法时要考虑的重要因素。如采用换填法时，宽而低的路堤易发生局部破坏；反之窄而高的路堤，下面易被换填。在设计高度大而稳定有危险的情况下，采用强夯法将受到限制。还有路堤越宽越高，则地基产生压力球的根部越深，而引起深处粘土层沉降。

3.3 施工环境

不同的施工环境选用的处理方法不同，经济性也不同。比如噪音、振动地基及地下水的变化和排出的泥水等，在选择施工方法时必须考虑。同时在路堤高度较而地基特别软弱的情况下，周围地基经常发生大的隆起或沉降。这样，在路堤坡脚附近有民房和重要构造物时，应考虑以减小总沉降量且控制剪切变形的方法为主要措施。不能采用这类方法时，应考虑事先对可能受影响的构造物加以保护，否则应考虑以高架构造物代替路堤。

3.4 道路所在地段

在公路施工中，一般地段上，剩余沉降即使大到一定程度，只要不均匀沉降不大，路面基本上不会丧失其平整度。但与构造物相连地段，剩余沉降将造成错台。而且若路基稳定性不够，桥台将受到大的土压力作用引起侧向位移的事故屡见不鲜。因此，构造物邻接地段的处理措施非常重要。

4 公路软土地基处理方法存在的问题

4.1 地基处理理论落后于实践

从实践——理论——再实践的角度看，实践先于理论是一般规律，对土木工程更是如此。但重视理论研究，用理论指导实践也是很重要的。对地基处理各种工法及一般理论缺乏深入系统的研究是发展中存在的问题之一。

4.2 公路施工中违背因地制宜的原则

公路施工中，施工当地的地质特点决定了施工所要采用的方法。因此在选用软土地基处理方法的时候要考虑施工地的条件，不能盲目施工。

4.3 施工机械的发展水平影响了技术实施的效果

近二十几年来，我国公路地基处理施工机械发展很快，许多已形成系列化产品。但这些与我国公路工程建设的需要相比较，差距还很大。以深层搅拌法为例，不能很好保证公路施工质量不仅与施工单位素质有关，也与目前应用的施工机械水平有关。简陋的机械要保持稳定良好的施工质量是困难的。

4.4 施工质量控制严格程度影响了技术实施运用的效果

公路施工工程，事关重大，因此施工质量是不能忽视的重要问题。而在几年前由上海市建委首先发起，各地建委也纷纷发文规定在施工中禁止使用粉喷深层搅拌法。这种举措不是在否定深层搅拌法本身在公路地基处理过程中的不成熟，而是一种保护公路工程施工质量的举措。因为有些施工单位在粉喷深层搅拌施工过程中质量控制不严以及施工机械方面存在的一些问题，再加之偶尔一些单位偷工减料现象的发生，使得很多类似的相关技术手段得不到良好的实施。