国道软基处理及观测技术研究

2016-06-30王耀葆姚战文

科技视界 2016年15期

王耀葆+姚战文

【摘要】近些年来我国经济快速发展，快递业随之也得到了充分发展。公路交通作为经济发展主要动脉承担了大量交通运输任务，国道是我国现阶段公路运输主要交通形式。作为一个整体系统性构筑物，国道对公路地基承载力要求较高。在一些软土地区，国道地基需经系统化处理才可满足地基对承载力的要求。本文通过对国道软土地基理论研究，并结合实际工程中有关国道软基处理施工总结的经验对国道软基处理与观测技术进行了几点研究：（1）对现有国道软基处理及观测技术进行相应理论性研究，并分析总结各处理技术及观测技术各方面优劣性；（2）在对软基处理及观测技术进行相应理论研究的基础上，通过实际工作中经验总结对现有的国道工程使用的软基处理及观测技术进行相应改进，并将改进措施进行总结分析；（3）利用相关有限元分析软件并结合试验验证相结合的方法对改进后的软基处理及观测技术进行验证。

【关键词】国道；公路工程；软基处理；观测技术；有限元分析

0 概述

国道是我国的一种重要交通运输载体[1]。近些年来我国大力发展国道交通运输，随之而来的国道大规模建设也逐渐兴起[2]。软土地基地区的国道建设，由于我国在软土地区地基处理与观测方面的技术限制而受到了一定制约[3]。欧美一些发达国家由于公路建设优先于我国，所以在软土地基处理方面取得了较多工程经验与理论成果[4]，我国在新中国建立后随着大量的软土地区公路建设的需求也大力发展各种软土处理与观测技术[5]。但是随着我国交通运输量逐渐增大，车辆轴重增加[6]，原有技术在实际施工过程中难以有效地满足设计要求与今后的使用要求[7]。所以，软基处理及观测技术的发展与研究再次成为国道建设过程中重要的研究方向。随着有限元技术逐渐兴起，利用有限元技术对软基处理及观测技术的验证也逐渐成为了评价软基处理及观测技术有效性的重要手段。

1 国道施工软基处理及观测技术理论性研究与分析

由于现有国道软基处理方法较多，在实际施工中根据不同的施工环境会对软基处理技术进行相应改进。通过对现有国道软基处理及观测技术进行相应的理论性研究，并根据不同施工技术方法在处理机理上存在的差异进行相应分类，根据分类从理论层面有效地分析各种软基处理及观测技术的优劣性。

1.1 国道软基处理及观测技术理论性研究分析

根据不同施工条件与实际施工环境，施工单位会根据不同地质条件与施工技术采用不同的软基处理技术进行相应处理与观测。并结合现场实际施工条件对一些软基处理技术进行一定改进，单纯从技术层面难以区分不同的软基处理技术方法。所以针对软基处理原理可以将软基处理技术分为以下几种处理方法：

1）表层处理方法

通过运用表层处理，增加表层软土排水途径或者表层力学平衡方法来加速软基的沉降固结速度，减小后期沉降的方法可以称之为表层处理法。这种方法可以通过在施工过程中或者使用过程中加快固结速度或者平衡软土向两侧隆起的趋势来减小沉降，保证路基的稳定。

2）换填处理方法

换填处理方法是较为常用的一种软基处理方法。换填处理方法主要是依靠将软土挖除，然后换填水稳性与压实度好的材料来保证路基原地基承载力的要求。

3）排水固结处理方法

利用在软土层中打设粒料桩、沙袋或者塑料排水板等材料，增加软基竖向的排水途径，加快软基中水分的排除，加快软土的沉降与固结从而保证软基的稳定性与承载力。

1.2 国道软基处理及观测技术有效性研究分析

通过对软基处理方法的处理机理进行相应研究分析，针对各种不同方法在施工现场应用情况进行研究。可以针对不同软基处理方法在现场施工情况的使用情况可得到以下几点优劣性：

1）表层处理方法在具体施工过程中会由于施工时间过长而对施工进度产生一定影响，且由于处理深度较浅，不能有效的从性能上改变基底软土的性质。所以，常会在投入使用后一段时间内逐渐出现沉降且逐渐增大。优点是采用这种方法进行软基处理，造价较低，施工简便，容易操作。

2）换填处理法在具体施工过程中是效果比较好的一种软基处理方法。采用换填法可以直接将性质不符合承载力要求的土直接移走，换填成为承载力符合要求的优质土。但是这种方法会由于换填量大，对施工管理造成较大管理难度且造价较高。

3）排水固结处理法是一种技术难度要求较高的软基处理方法，且在处理效果方面明显优于表层处理法，但是由于造价较高且专业技术要求较高，对施工单位技术能力要求较高。但是由于处理效果好，在一些较为重要结构部位以及工程中，常常采用粉喷桩、旋喷桩等等技术措施来对国道范围内的软基进行处理。

2 软基处理及观测技术改进及对比分析

根据对现有软基处理技术进行相应理论性分析与实际经验总结，针对各种方法的优劣性，对现有技术进行相应改进。利用有限元分析技术对改进后的软基处理与观测技术进行相应的有限元分析对比，研究其先进性与有效性。

2.1 软基处理及观测技术对比分析

针对现有软基处理及观测技术，结合实际施工经验，相应进行一下几点改进来保证软基处理效果可以达到标准要求：

1）针对施工中出现的由于观测不到位而直接导致路基边坡失稳得现象，在进行观测点布置是应当在每100m设置一处观测断面，观测频率应当固定在每2天进行一次观测并记录数据。数据记录完整后应当进行数据对比，对比结果不应当小于10mm/日。如果发现沉降速度曲线出现反弯点或者出现突变，则应采取措施，防治路基失稳。

2）在进行相应软基处理前，应当预先设置试验路段进行试验验证，测试软基处理系数。根据实际测试软基处理效果对采用的软基处理方法进行相应效果评价。在测试合格后按照安全系数的1.3倍进行现场软基处理。

3）在进行施工前按照规范对现场软基进行实际勘探，利用钎探等地基勘探激素对现场软基进行实地勘测，根据勘测结果研究其软土指标。钎探结束后如果软土指标较差，难以满足设计承载力要求，应当坚决采取换填。换填过程中，应当直接开挖至下卧层，保证持力层厚度后方可进行下一步施工。

2.2 软基处理及观测技术改进措施验证

根据将现有软基处理及观测技术进行相应改进，并采用有限元分析软件对改进后的软基处理及观测技术进行了相应对比研究分析。对比分析后得到以下几点结果：

1）采用改进后的观测技术我们可以发现可以有效地得到软基变化曲线，并及时发现软基沉降危险；

2）进过对比研究分析可以看到，改进后技术可以更加有效地保证软基处理效果。改进后软基处理结果表明，沉降为原有技术处理后的50%，明显小于原有技术。

3 结论

根据对原有的软基处理及观测技术进行相应的改机，得到了在施工过程中严密观测沉降并有效处理软基的技术，经过有限元分析后根据实际的对比结果我们发现改进后的技术措施有效地减小了软基沉降速度。

【参考文献】

[1]罗广发，罗志强.高等级公路软基加固工程的固结沉降计算分析[J].中南公路工程，1996.

[2]陈华福.统计电算化教程在统计学中的应用[M].北京：冶金工业出版社，2001.

[3]赵树德.土力学（第三版）[M].北京：高等教育出版社，2001.