华北地区公路常见软土地基处治方法及经济比较

王玮岳，张 超，李卓英

（内蒙古大学交通学院，内蒙古 呼和浩特 010070）

华北地区山地、丘陵、沙漠、平原等地貌类型齐全，以平原为主，且面积广阔。平原区山前冲洪沉积、内地冲湖沉积和滨海沉积软（弱）土地基分布广泛。大量软弱土地基的存在不仅在技术方面给公路建设提出了难题，而且也加大了公路建设投资。合理选择软土地基的有效处理方式、优选经济适用的处治方案，对公路安全、舒适运营和提高投资效益至关重要。

1 华北地区公路常见的软土地基处治方法

近些年来，华北地区公路软土地基处理技术发展较快，并日趋成熟，处治软土地基技术已经不再局限于传统的地基换填技术，大量深层软土地基处理技术被广泛应用于公路建设中。常用的软土地基处治方法主要有五大类。

1.1 换填法

换填法是指全部或部分挖除路床软弱土，分层换填为强度较高的砂砾、碎石等透水性材料或黏性土、灰土的处理方法。通过换填提高地基承载力、减少沉降量、加速软弱土层的排水固结、提高地基强度。换填材料主要来自路线周边的黏土、砂、砂砾、碎石等，通过经济比较进行优选。

1.2 土工织物加筋法

土工织物加筋法是利用土工合成材料的力学特性，与填土构成各种复合土工结构，提高地基承载力、稳定性和减少不均匀沉降的方法。土工格栅、土工布、土工带等土工合成材料具有重量轻、整体连续性好、耐腐蚀性好、抗拉强度高及施工方便的优点。

1.3 排水固结法

排水固结法是通过堆载预压或真空预压，利用荷载作用，将饱和软土中的孔隙水通过土层固有的排水通道或塑料排水板、袋装沙井等人工排水通道排出，实现土的预先固结，减少公路地基后期沉降和提高地基承载力的方法。

1.4 加固土桩复合地基法

加固土桩复合地基法是指通过打入桩体，加密固结软土、桩土共同作用的软弱地基的处理方法。华北地区公路工程常用的加固土桩复合地基有砂桩、水泥搅拌桩、碎石桩、水泥粉煤灰碎石桩、高压旋喷桩等。

（1）砂桩采用振动沉管等方法，在软弱地基中成孔，形成大直径的密实砂柱体，挤密土体，提高地基强度，并起到置换和排水作用。华北地区公路工程常用砂桩的桩径为30～50cm，深度为5～8cm，呈正三角形或正方形布置。

（2）水泥搅拌桩通过深层搅拌机将水泥或水泥浆（固化剂）拌入地基中，利用固化剂和软土之间所产生的一系列物理-化学反应，使软土固结后整体性、水稳定性好，增强了桩间土的强度。水泥搅拌常用桩径为50～80cm，桩距一般为3倍桩径，呈正三角形或正方形布置。

（3）碎石桩是用振冲器或振动沉管冲击将碎石挤入土中形成碎石密实桩体，提高地基强度，并起到置换作用和排水作用。桩径为40～100cm，桩距为150～250cm，呈矩形、正方形、正三角形布置。

（4）水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩）桩身主要是由碎石、水泥、粉煤灰共同组成，属于复合地基刚性桩。桩径一般为30～40cm，桩距一般为3～6倍桩径。

（5）高压旋喷桩通过在软弱土层中形成的水泥固结体与桩间土一起形成复合地基，从而提高地基的承载力，减少地基的沉降变形，达到地基加固的目的。高压旋喷法有单管法、二重管法、三重管法和多重管法4种。

1.5 动力挤密法

动力挤密法是通过冲击压实机或强夯机械对地基进行强力压实，提高地基强度和承载力。

2 常用软土地基处治方法的适用范围及优缺点

在华北地区公路建设中应用常用软土地基处治方式已经超过10年，工程实践表明不同处治方法适用范围和优缺点如表1所示。

表1 常用软土地基处理方法的适用范围和优缺点

3 常用软土地基处治方法造价指标

综合考虑华北地区碎石、水泥等地产材料平均价格，测算常用软土地基处治方法的造价指标如表2所示。

表2 不同软土地基处治方法造价指标

4 合理选择软土地基处治方法的必要性与实例分析

公路工程软土地基处理方式必须结合建设项目特点进行合理优化选择，原因主要包括以下方面。

（1）公路工程一般为大型线形工程，地基处理长度通常达几十公里，工程量大，地基处理设计参数的每一点变化都会引起工程造价的较大变化。

（2）通常路堤填土高度变化较大（2～7m），对地基承载力要求不一样，特别是路线和构造物常以变形作为设计控制标准，因此处理原则与方法必须有针对性。

（3）由于公路路线往往要穿越多种地貌单元，土层条件多变，即便采用同一种地基处理方法，也应根据土层变化进行调整夯击能量或加固桩体长度。

（4）由于公路沿线施工环境变化大，在施工方法选择上必须考虑施工过程中对邻近已建和在建构筑物的影响及工后影响。

基于上述分析，华北地区某高速公路项目软基处治方案经反复论证优化后，工程实施方案如下。

（1）深厚层软土路基段、桥头路基及小构造物基底需要处治时，采用复合地基形式。其中桥头处治选用CFG桩，小构造物及路基段以水泥搅拌桩为主，当受空间限制时，采用旋喷桩处治；合理变化路基中部与坡脚桩间距。

（2）对浅层软土，表层出露的，薄层软基（一般小于6m）采用强夯置换法进行处治。

（3）对路基段，当软弱土层厚度较小且与排水层呈互层分布时，采用堆载预压的处治方式，当地基土无排水层时，设置竖向排水体，做排水预压处治；当路基填高小于2.5m时，做超载预压处治。

工程实践表明该方案取得了良好的使用效果和经济效果。

5 结语

公路工程软土地基处治方法众多，处治方案选择应该以通行安全、舒适为前提，同时要兼顾“技术可行、经济合理、因地制宜、保护环境”的原则，使有限的建设资金发挥更大的经济效益和社会效益。