高速公路软土地基处理方法现状初探

摘要：高速公路是社会经济发展的产物，它的建成通车又能促进社会经济高速发展。高速公路造就了高速经济产业带，对经济发展有巨大的推动作用。我国沿海诸省，大部分为淤泥质海岸，土层分为淤泥、淤泥质土及淤泥混砂层，属于饱和的正常固结软土，软土地基处理是一个需要得到重视的问题。本文根据多年的工作经验初步探讨了目前我国高速公路的地基处理方法。

关键词：高速公路;软土性;地基处理

前  言

高速公路在公路运输中占有重要的地位并发挥着巨大的作用[1]。自30年代美国及德国开始兴建高速公路，至50年代世界各国大力发展以来，目前，在全世界60多个国家共修建高速公路 14万千米，公路客货运输比例大大增加，甚至超过了铁路。我国在80年代中期，确立了发展高速公路的方针[2]。由于高速公路对路基沉降的要求很高（在公路使用年限内，普通路段的工后沉降应小于30cm，路桥结合处工后沉降小于10cm，过渡段沉降坡差小于2‰），而沉降恰是软土地基的主要问题，所以在软土地基上修筑高速公路，特别是修筑高路堤时，若对软基不加以处治或处理不当，往往会导致路基失稳或过量沉降，直接影响到公路的质量和整个工程的进度。

一、处理原则及方案比选

对软基进行加固是控制高速公路沉降的主要方法，由于地基加固是一项系统工程。选取合适的加固方案是软基上修筑高速公路的关键。

1.处理原则

根据设计要求对天然地基进行加固时，其费用占总投资的比重很大，约1/3左右，甚至更大些，所以要选择经济、有效的处理方案。正确的方法是综合考虑地基条件、环境条件和施工条件，并结合公路工程成线状分布，地质条件千变万化的特点，采用动态设计，选择恰当的处理方案。在这方面，采用微机开发的软件CAD系统辅助设计能节省大量工作量。

2.地基加固方案及其选择

软土地基的处理方法很多，对高速公路的地基处理方案选择设计时，一般先是根据总沉降量大小进行初步确定，即沉降量大者（大于40cm）采用深层处理，沉降量较大者（30～40cm）采用浅层处理，沉降量小者（小于30cm）则不作处理，而采用路堤预压，自然沉降法。但由于实际情况的复杂性，这种根据总沉降量来决定是否需要加固的方法，往往不能达到预计目的，因此，应以工后沉降量为标准来决定地基是否需要加固。

根据国内的经验，对正常固结的软土而言，排水固结法是最经济合理的，应优先从中选取合适的方法。只有在特殊情况下如工期过紧，承载要求过高而又缺乏堆载的条件下才会考虑其它加固方案。根据国内几条高速公路建设经验，目前选择软基处理的思路是一般路段采用预压排水法或结合砂井排水板的预压法处理，桥头和构造物过渡地段采用加固处理土桩或碎石料桩。一些学者研制了地基处理优化设计程序。对各种软土厚度及路堤高度而言，优选的顺序是：先考虑不处理的可能性;再考虑浅层处理;最后考虑深层处理。

二、目前的软基处理方法

具体处理方法可大致归为两大类，即排水固结法和桩体挤密加固法。此外，还有换填法、强夯法、反压护道法等。在实际的应用中，往往并非单取一种方法，而是发挥几种方法的各自优势综合运用。下面就目前国内外常用的几种高速公路软土地基处理方法的特点及使用条件作简要介绍。

1.排水固结法

基本原理是根据固结理论，利用路堤自重荷载压密地基，同时通过人工加设土层的垂直和水平的排水通道，缩短排水的距离来加速地基的固结。主要方法有浅层处理中的砂垫层、砂沟法及土工织物和深层处理中的砂井预压法、塑料排水板法、真空预压法和新出现的ISS法。

2.桩体挤密加固法

桩体挤密加固法其基本原理是通过施工设备在软基中加入桩体，桩体对软土产生挤密作用并与天然地基构成复合地基，提高软基的整体强度，从而达到加固的目的。形成的桩体各式各样，有水泥土桩、砂桩、碎石桩、二灰土樁甚至用工业废料做成的钢渣桩等等，都在实际中得到一定的应用。

3.换填法

换填法通常用于软土地基分布范围较小，软土厚度在2m以内，路堤高度较低的情况。具体办法可将软土层全部挖除，然后采用砂、碎石、块石、卵石、片石等渗水性较好的材料或强度较高的粘土进行填筑，以提高地基的承载力。

4.强夯法

强夯法属于振密、挤密地基处理法的范畴，但与传统的振密、挤密不同。最早由法国Menard技术公司于1969年对Cannes附近Napoule地区废弃石料地基的处理。

强夯法在开始创世时，仅用于加固砂土和碎石土地基，经过20多年的发展和应用，它已适用于碎石土、砂土、低饱和度的粉土与粘性土、湿陷性黄土、杂填土和素填土等地基的处理。对饱和度较高的粘性土，一般而言处理效果不显著，其中尤其是用以加固淤泥和淤泥质土地基，处理效果更差，使用时应慎重对待。但近年来，对高饱和度的粉土与粘性土地基，有人采用在夯坑内回填块石、碎石或其他粗颗粒材料，强行夯入并排开软土，最终形成砂石桩与软土的复合地基，并称之为强夯置换（或动力置换、强夯挤淤）。

5.抛石挤淤法

抛石挤淤法通常用于淤泥厚度小于3m、呈流动状态、排水困难、料源充足的情况。抛石顺序宜沿道路中线向前抛填，然后逐渐向两侧扩展，以便将淤泥向两边挤出。当抛石抛出软土面后，应用较小的块（碎）石垫平，并用碾压设备反复碾压至设计压实度，然后在其上铺设反滤层，再填土至设计高程。

6.灌浆法

灌浆法（Grouting）是指利用液压、气压或电化学原理，通过注浆管把浆液均匀的注入地层中，将液以填充、渗透和挤密等方式，赶走土颗粒间或岩石裂隙中的水分和空气后占据其位置，经人工控制一定时间后，浆液将原来松散的土粒或裂隙胶结成一个整体，形成一个结构新、强度大、防水性能高和化学稳定性良好的“结石体”[6]。

三、结束语

高速公路软基处理中主要需解决的即是沉降问题，要结合实际条件选择好具体处理方案。软土地基设计计算与其它土工问题一样包括变形与稳定性两大方面，由于高速公路一般路堤高度3～5m，稳定问题不突出，但对沉降变形要求高，因而沉降变形往往是地基处理设计控制因素。地基处理新方法如袋装砂井法、袋装碎石桩法可在高速公路软基处理中推广使用。国外一些新技术值得我们借鉴，如在处理液化地基及其它松散地基时，共振挤密法是一种经济有效的方法。该方法利用振动翼插入土中，通过频率变化使之与土产生共振，从而振密地基，提高强度。

参考文献：

[1]高速公路丛书编委会.高速公路路基设计与施工.北京：人民交通出版社，1998.

[2]蒋振雄等.论我国高速公路建设的主要岩土工程问题.东南大学学报，2000，11（6）：8～19.

[3]张诚厚，袁文明，戴济群编著.高速公路软基处理，北京：中国建筑工业出版社，1997 .

[4]东南大学等四校合编.地基及基础，北京：中国建筑工业出版社，1998

[5]刘松玉等.SASW法在液化地基加固处理中的应用研究. 东南大学学报，2000，9（5）：86～90.

[6]叶书麟，韩杰，叶观宝等编著.地基处理与托换技术（第二版），北京：中国建筑工业出版社，1994.

作者简介：黄宇峰，性别：男，年龄：39，毕业学校：河海大学，专业：港口航道及海洋工程，现在职称：工程师，单位：中交第三航务工程局交建工程分公司。