山区高速公路软基处治技术研究

陈 羽

(贵州高速公路集团有限公司)

1 引 言

淤泥、淤泥质土及天然强度低、压缩性高、透水性小的一般黏土统称为软土。对于高速公路，标准贯击次数小于4，无侧限抗压强度小于50kp 且含水量大于50%的黏土或标准贯击次数小于4 且含水量大于30%的砂性土统称为软土。在软土处修建的路基，路堤填筑荷载易引起软基滑动破坏和沉降，准确把握软基特点，因地制宜，选择合理的处治方案对软基处理至关重要。

本文以贵州省惠水至罗甸高速公路某段软基(K36 +240－K36 +380)为例，对软基的地质条件、治理方法进行综合研究，提出了合理的施工方案。该段软基位于惠水县断杉镇八大村东面山坡，线路沿剥蚀山坡地与沟谷洼地展布，延伸方向南西212°，在路线段拟采用高陡路堤通过溶沟低洼地带，全长约140 m。该段路基处于剥蚀低山丘陵地貌，微地貌为低山坡脚与山沟低洼地带，地表坡度5°～35°，高程在930～980 m 间，相对高差约50 m，路堤段山坡为第四系土层覆盖，沟谷、洼地内为耕地和灌木，山坡地带土层较浅，杂草密布，有施工便道与外界相通，交通方便。

2 工程地质条件

2.1 地形地貌

场区处于剥蚀低山丘陵地貌，微地貌为低山坡脚与山沟低洼地带，地表坡度5°～35°，高程在930～980 m 间，相对高差约50 m，路堤段山坡为第四系土层覆盖，沟谷、洼地内为耕地和灌木，山坡地带土层较浅，杂草密布，场址区有施工便道与外界相通，交通方便。

2.2 地层岩性

根据地质调绘、钻探资料，场区内揭露的地层主要为第四系全新统(Qml4)填筑土、第四系全新统坡残积层(Qal+pl4)粉质黏土及淤泥质粉质黏土，下伏石炭系下统大塘组下司段(C1d1)炭质泥岩，其工程地质剖面图如图1 所示，由新到老分述如下。

图1 工程地质剖面图

1－1 填筑土:灰白色，主要由灰岩孤石及碎石组合而成，灰岩孤石呈长柱状。本土层广泛分布于场区表层，在山坡地带分布较浅，较不连续，沟谷地带分布较厚，分布连续，勘察钻探揭露层厚2.20～7.60 m。

1－2 淤泥质粉质粘土:多为灰黑色，流塑～软塑状，具腥臭味，含砾约15%，主要成分为灰岩，呈棱角状，粒径2～10 mm。本土层广泛分布于场区表层，在山坡地带分布较浅，较不连续，沟谷地带分布较厚，分布连续，勘察钻探揭露层厚1.50～6.40 m。

1－3 粉质粘土:黄褐色，可塑，含砾约15%，主要成分为灰岩，呈棱角状，粒径2～10 mm。本土层广泛分布于场区表层，在山坡地带分布较浅，较不连续，沟谷地带分布较厚，分布连续，勘察钻探揭露层厚1.80～5.20 m。

(3)石炭系下统大塘组下司段(C1d1)炭质泥岩

9－11 强风化炭质泥岩:多为灰黑色，泥质结构，层状构造，节理裂隙极发育，呈微张，泥质含量较高，岩质软，遇水易软化，岩芯多呈块状或土柱状，本层分布局限，系下伏中风化炭质泥岩风化而成。钻探均有揭露，揭露层厚3.90～12.00 m。

9－12 中风化炭质泥岩:灰黑色，泥质结构，层状构造，节理裂隙发育，呈微张，炭泥质胶结充填，岩质软，遇水易软化，风干开裂。为场地内下伏基岩，分布广，岩体较破碎，岩芯多呈砂砾状，少量呈块状。多被第四系土层覆盖，钻孔揭露层厚1.00～9.00 m，钻孔未揭穿。

3 工程地质评价

场区表覆第四系土层，厚度较大，分布不均，其中淤泥质粉质黏土层土质较松软，承载力较低，工程地质性能很差，不宜直接作为路堤基底，应对其进行处理后才能填筑路基，粉质黏土层宜进行压实、晾晒处理;中风化炭质泥岩分布广，厚度大，埋藏较浅，其工程地质性能稳定，承载力高，均为场地内良好的路堤基底和拟建构造物基础持力层。

4 常见软基处治技术

软基处治方法有许多种，一般情况，往往综合运用多种处治方法才能有效对软基进行处治。常见的主要有表层处理法、换填法、重压法、垂直排水固结法、旋喷桩、粒料桩、生石灰桩等，每种处理方法适用范围和施工方法有一定差异，应针对现场实际情况进行选择。表层处理法和换填法一般适用于地表下3 m 内的软基处治，包括砂垫层、反压护道、开挖换填法、抛石挤淤法、爆破挤淤法等，这类方法施工简单;重压法适用于工期要求不紧的项目，操作简单，施工方便;垂直排水固结法是利用砂井、袋装砂井、塑料排水板来增加土层竖向排水途径，缩短排水距离，加速地基固结，从而达到处治软基的目的;旋喷桩是用水泥、生石灰、粉煤灰作为加固料，对软基进行加固处理;粒料桩是利用振冲器在软土中成孔，分批在孔内充填砂、碎石、砂砾、废渣等粒料形成桩体，与挤密土体成为复合地基;旋喷桩、粒料桩、生石灰桩施工工艺复杂，施工周期长。

5 软基处治方案

软基处治的方式较多，本文根据现场勘查资料，提出了三种治理方案:纵坡优化+抗滑桩，纵坡优化+强夯置换墩，纵坡优化+换土填石。

5.1 方案一:纵坡优化+抗滑桩

对K35 +600～K36 +800 段路线纵坡优化，降低K36 +240～K36 +380 路堤填土高度，平均降低约4 m，最大填高14 m;抗滑桩断面尺寸2 ×3 m，长度16 m，间距4 m。该方案工程造价约465 万元，施工难度大，工序复杂，工期长。

5.2 方案二:纵坡优化+强夯置换墩

对K35 +600～K36 +800 段路线纵坡优化，降低K36 +240～K36 +380 路堤填土高度，平均降低约4 m，最大填高14 m。K36 +260～K36 +380 段采用强夯置换墩进行处理，路槽宽度内为强夯1 区，置换墩墩长为5 m，直径为3 m，间距4.5 m;其余两侧填方区域为强夯2 区，置换墩墩长为3 m，直径为3 m，间距4.5 m;采用主夯、副夯、全幅满夯的次序进行，主夯点、副夯点均按正方形布置，每四个主夯点正中夹一副夯点，主夯点间距为4.5 m，夯锤锤底直径为2.52 m，夯击能为2 500 kN·m，置换墩与主夯点位置相同。强夯施工前在原地表铺筑70 cm 块片石垫层，墩体施工完后进行全幅满夯，其后在垫层上铺筑两布一膜。墩体材料应采用级配良好的片块石、碎石等坚硬材料，粒径大于300 mm 的部分含量不宜超过全重的30%，含泥(土)量不宜超过全重的5%;压实垫层材料应与墩体材料相同，粒径不宜大于100 mm。在强夯置换墩强夯成墩过程中，应及时在墩位连续夯击，每次夯击后测量夯坑沉降量，并在夯坑内填筑补平墩体材料，继续夯击，直至达到夯点停锤条件为止。该方案工程造价约198 万元，施工难度大，施工质量不易控制。

5.3 方案三:纵坡优化+换土填石

对K35 +600～K36 +800 段路线纵坡优化，降低K36 +240～K36 +380 路堤填土高度，平均降低约4 m，最大填高14 m;K36 +240～K36 +380 彻底清除不良土层(软可塑粉质粘土)换土填石，平均深度约5 m，最大深度9 m。该方案工程造价约256 万元，施工简单，质量容易控制，且可永久消除隐患。

从经济考虑，采用纵坡优化+强夯置换墩方案有优势，节约造价;从施工考虑，采用纵坡优化+换土填石方案施工方便，且工期短，质量可控;综合考虑采用纵坡优化+换土填石方案。

6 结 语

软基处治是贵州山区高速公路中的技术难题，复杂的地质地形特点决定了软基处治的多样化，只有准确把握了地质情况，才能有效对软基进行处治。本文通过对地层岩性进行分析，综合比较各种处治方案优劣，确定采用纵坡优化+换土填石方案对该软基进行处治较为合理。山区地质复杂多变，在实际施工过程中，要充分运用技术手段确定地质情况，综合选用相应的处治方法才能有效治理软基，确保工程质量。

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