芻議高速公路軟基處理施工技術(shù)措施

葉紹洪

1 引言

軟基是指內(nèi)聚力小，抗剪強(qiáng)度低，孔隙比大，壓縮性高的淤泥、淤泥質(zhì)土及其它高壓縮性土。軟基具有強(qiáng)度低，壓縮性大、透水性小等特點(diǎn)。軟土地基的強(qiáng)度、變形隨時(shí)間的變化而變化，其變化規(guī)律與土的類別、性質(zhì)、邊界排水條件、受荷載形式、時(shí)間等諸多因素有關(guān)，要了解軟土地基的強(qiáng)度、變形規(guī)律就必須了解以上因素。因此修建在軟土路基上的公路、橋梁等工程必須重視實(shí)地調(diào)查研究，提出切實(shí)可行的技術(shù)措施及適宜的處理方法。

軟土加固技術(shù)從原理上可以分為以下幾類：①改良土質(zhì)；②換置；③補(bǔ)強(qiáng)?，F(xiàn)在在高速公路建設(shè)中經(jīng)常應(yīng)用以下方法：置換法、固結(jié)法、降低應(yīng)力法、反壓護(hù)道、擠密法、土的加勁（土工布、加筋土、土工格柵）,以及化學(xué)加固法等。從以上軟基處理方法在工程實(shí)際中的應(yīng)用情況來看，對其效果評價(jià)不一。在如此多的軟基處理方法中，究竟哪種情況需要哪種方法，方法的適用范圍如何。下面對這幾種方法進(jìn)行簡單介紹。

2 軟基的幾種處理方法

2.1 深層攪拌樁法

深層攪拌樁的處理范圍：①橋臺（包括橋形通道）臺背附近20米以內(nèi)；②管涵基底及基礎(chǔ)邊緣外延3米左右；③箱涵、蓋板涵及箱形通道基底及基礎(chǔ)外延5米左右。攪拌樁樁長設(shè)計(jì)以經(jīng)濟(jì)合理，滿足沉降量及承載力要求為原則，當(dāng)軟基不太厚時(shí)?？紤]到現(xiàn)有樁基的施工能力及樁身的質(zhì)量保證，設(shè)計(jì)樁長不宜大于15米。施工時(shí)施工場地應(yīng)事先平整清理地表障礙物。施工可按以下步驟進(jìn)行：①深層攪拌樁機(jī)械就位；②預(yù)攪下沉；③噴灰（或噴漿）攪拌提升；④重復(fù)攪拌下沉；⑤重復(fù)攪拌提升至孔口；⑥關(guān)閉攪拌機(jī)械。

深層攪拌樁是一種快速處理軟基，減少工后沉降較為理想的方法，可用于結(jié)構(gòu)物處如涵洞、通道、橋臺的軟基處理，它一般比排水固結(jié)方法節(jié)省工期，但應(yīng)注意它的造價(jià)約是排水固結(jié)法的3～5倍（石灰攪拌樁約為3倍，水泥攪拌樁約為5倍）。由于經(jīng)深層攪拌樁處理的軟基沉降量很小這為公路上軟土路段常見的橋臺跳車問題提供了一條解決途徑。

2.2 排水固結(jié)法

在軟土地基中打入砂井，經(jīng)過預(yù)壓加速地基土固結(jié)從而提高地基土強(qiáng)度。美國在30年代首次在加州公路上應(yīng)用砂井預(yù)壓法，獲得滿意效果。隨著其應(yīng)用及發(fā)展，后又分成幾種新的方法如袋裝砂井法、塑料芯極排水法、真空排水預(yù)壓法及降水預(yù)壓法。

2.3 輕型填料法

即用密度小的煤渣等重量輕的填料為原料，盡量減少地基沉降保持填土穩(wěn)定。近年來，國外很多國家采用高分子材料作為填方材料使用。如挪威和美國采用超輕量材料的抱沫聚苯乙烯作為道路填方材料及軟基橋臺引道填方。對于改善地基沉降有良好效果。此后法國、日本也相繼將該法用于具體工程中。

3 復(fù)合地基法的應(yīng)用

按一定間距和分布，在軟土層中打設(shè)許多樁柱以形成復(fù)合土層，由復(fù)合土層組成的地基即為復(fù)合地基。

樁一網(wǎng)復(fù)合地基，就是樁和網(wǎng)的組合，這種地基是指天然地基經(jīng)過處理，下部土體得到豎直向“樁”的加強(qiáng)，然后在該區(qū)上部鋪設(shè)水平向“網(wǎng)”（土工合成材料）。由此形成加筋土復(fù)合地基加固區(qū)，使網(wǎng)一樁一土協(xié)同作用，共同承擔(dān)荷載。樁一網(wǎng)復(fù)合地基體系從上到下由三部分組成：①上部加筋土（路堤）；②中部加筋褥墊層；③下部樁土加固區(qū)。其中②、③兩部分對荷載應(yīng)力具有較明顯的擴(kuò)散作用，可有效減小地基沉降量。

樁一網(wǎng)復(fù)合地基中的加筋褥墊層具有應(yīng)力擴(kuò)散作用，但當(dāng)?shù)撞枯^寬時(shí)，這種擴(kuò)散衰減效果不明顯，即存在所謂的“尺寸效應(yīng)”。

水泥深層攪拌樁法加固軟土路基，不需預(yù)壓期，受自然因素影響小，再配以上部鋪網(wǎng)，工藝簡單，兼有多種效能，可在處理淤泥等軟土地基的工程中應(yīng)用。

3.1 適用路段

①高填方橋頭路段，對橋頭高路堤下的厚層軟土地基，若采用排水方案，即使預(yù)壓期較長，也難以達(dá)到工后沉降標(biāo)準(zhǔn)，易形成臺階，路面要隨著沉降的持續(xù)發(fā)生不斷整修。采用復(fù)合地基方案并結(jié)合搭板過渡能較好的解決這一問題，處理范圍以沿路線方向臺背附近20～50米為宜，具體視橋梁規(guī)模、路堤高度和軟土厚度確定。②橫穿公路構(gòu)造物段，主要是箱涵、蓋板涵路段。

3.2 技術(shù)要求

①工后沉降。經(jīng)復(fù)合地基處理后的工后沉降。橋頭路段不大于5cm，涵洞與通道基礎(chǔ)不大于10cm。②地基承載力。復(fù)合地基承載力應(yīng)滿足各段高速公路原設(shè)計(jì)要求。③地基穩(wěn)定性。復(fù)合地基穩(wěn)定性應(yīng)滿足設(shè)計(jì)填土高以及路面荷載作用下的穩(wěn)定性。

3.3 設(shè)計(jì)要點(diǎn)

①樁長設(shè)計(jì)以經(jīng)濟(jì)合理，滿足沉降量和承載要求為原則，但軟土不太厚時(shí)（約10m）可穿透軟基。樁體的平面布置通常有等邊三角形和正方形兩種，粉噴樁的設(shè)計(jì)為50cm.碎石樁設(shè)計(jì)為80cm，樁間距可通過計(jì)算確定。②不同結(jié)構(gòu)物和路段處理方案

a橋頭軟基：橋臺臺后路段復(fù)合地基的設(shè)計(jì)應(yīng)注意主次分明均勻過渡，沿路線方向設(shè)計(jì)可分為兩部分，橋臺搭板區(qū)是對不均勻沉降最為敏感的部位，應(yīng)采用較小的樁間距，這一部分設(shè)計(jì)長度應(yīng)包括整個(gè)搭板，并不宜小于10m；緊接后面的路段為過渡區(qū)?？刹捎弥械鹊拈g距。另外路肩外側(cè)路基部分，其樁柱間距以相應(yīng)于內(nèi)側(cè)適當(dāng)加大，樁長也可以適當(dāng)減少。

b涵洞與通道：涵洞與通道對地基的承載力要求由其基底平均壓應(yīng)力大小確定。箱形涵洞和箱形通道為整體性好的的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，剛度大，基底壓力較小，因此對軟基的適應(yīng)性較強(qiáng)。

3.4 計(jì)算方法與施工技術(shù)

關(guān)于樁柱的單樁承載力以及網(wǎng)的拉力計(jì)算可參閱國標(biāo)《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》和有關(guān)地基處理手冊。不同地區(qū)軟土地基有各自的特點(diǎn)，在選定高速公路軟基處理方法前，應(yīng)做詳細(xì)的地質(zhì)勘察、計(jì)算、經(jīng)濟(jì)分析和一些試驗(yàn)段進(jìn)行現(xiàn)場測試，多種因素影響著處理方法的選擇，高速公路軟基處理方法無一定的模式但卻有一定的原則，這就要依據(jù)土力學(xué)基本原理，以及根據(jù)地基特點(diǎn)選擇合理可行的方法，達(dá)到如下基本要求：地基須滿足施工期穩(wěn)定、側(cè)向變形和差異沉降盡可能小、工后沉降滿足規(guī)范要求、技術(shù)可行、施工方便、經(jīng)濟(jì)合理、滿足環(huán)保等要求。

[1]地基處理技術(shù)規(guī)范[S].北京，中國計(jì)劃出版社，2005.