高速公路特殊地基處理方法分析研究

邵恩賢

摘 ? 要：在高速公路建設(shè)施工過(guò)程中，因公路帶狀結(jié)構(gòu)長(zhǎng)的特點(diǎn)，線路途經(jīng)各種不同地質(zhì)條件的地基類型，特殊地基段在設(shè)計(jì)選線及建設(shè)施工過(guò)程中難以避免。如何消除特殊地基對(duì)工程質(zhì)量的影響，保證高速公路建成后的使用質(zhì)量及使用壽命，一直是廣大工程建設(shè)者所思考研究的問(wèn)題。本文結(jié)合山東某高速公路建設(shè)過(guò)程中遇到的不同特殊地基情況類型及采取的相應(yīng)的處理方法進(jìn)行了總結(jié)分析，希望可以為后續(xù)其他公路建設(shè)項(xiàng)目提供參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：高速公路;特殊地基;處理方法;總結(jié)分析

1 ?前言

在高速公路建設(shè)施工過(guò)程中，經(jīng)常遇到各種不同地質(zhì)條件的特殊地基類型，特殊地基段在設(shè)計(jì)選線及建設(shè)施工過(guò)程中難以避免。如不采取措施消除特殊地基對(duì)工程質(zhì)量的影響，將對(duì)高速公路的使用質(zhì)量及使用壽命造成嚴(yán)重影響。特殊地基處理過(guò)程中既要保證工程質(zhì)量，同時(shí)還應(yīng)兼顧經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的原則。本文結(jié)合山東某高速公路建設(shè)過(guò)程中遇到的不同特殊地基情況類型及采取的相應(yīng)的處理方法進(jìn)行了總結(jié)分析。該條高速公路位于黃河中下游沖積平原地區(qū)，全長(zhǎng)160余公里，途經(jīng)三個(gè)地市，地下水位較高，粉質(zhì)土層、村鎮(zhèn)溝塘、鹽漬土等特殊地基段較多，很大程度上考驗(yàn)了設(shè)計(jì)、施工技術(shù)水平。建設(shè)過(guò)程中經(jīng)過(guò)各參建單位的共同努力，成功解決了特殊地基技術(shù)問(wèn)題，圓滿完成建設(shè)施工任務(wù)，建成通車后路基穩(wěn)定、工后沉降滿足規(guī)范及設(shè)計(jì)要求。

2 ?特殊地基對(duì)高速公路的主要危害及影響分析

2.1 ?對(duì)路基穩(wěn)定性的影響

當(dāng)路基建造在軟土或粉質(zhì)土上的時(shí)候，因地基土強(qiáng)度不夠，會(huì)產(chǎn)生圓弧滑動(dòng)而造成整體剪切破壞，即使不產(chǎn)生整體剪切破壞，但由于地基產(chǎn)生過(guò)大的側(cè)向位移和由此引起的附加沉降，也會(huì)造成地基局部剪切破壞而影響路堤的正常使用。 外在最直觀的影響表現(xiàn)為軟基段路基不均勻沉降、側(cè)向位移、邊坡滑塌、路面縱向開(kāi)裂或者橫向斷裂等現(xiàn)象，嚴(yán)重影響道路的通行功能，如不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)處理可能導(dǎo)致發(fā)生安全事故。

2.2 ?沉降影響

特殊地基中軟弱地基的另一大問(wèn)題是長(zhǎng)期的緩慢沉降。軟粘土地基含水量高，壓縮性大，在荷重作用下會(huì)產(chǎn)生很大沉降;同時(shí)軟粘土的滲透系數(shù)小，固結(jié)系數(shù)小，完成沉降所需的時(shí)間很長(zhǎng)，即固結(jié)過(guò)程歷時(shí)長(zhǎng)，深厚粘性土層的沉降可達(dá)幾十年，在這種情況下，次固結(jié)沉降在總沉降中占的比例也較大，當(dāng)沉降超過(guò)構(gòu)造物最大容許沉降量時(shí)，將導(dǎo)致構(gòu)造物失穩(wěn)，從而發(fā)生事故。長(zhǎng)期的緩慢沉降，在路基頂部難以根除質(zhì)量隱患，即使在沉降量達(dá)到一定程度時(shí)及時(shí)進(jìn)行挖填維修處理，但后續(xù)仍舊存在沉降問(wèn)題，影響道路的使用質(zhì)量。

2.3 ?軟弱地基液化問(wèn)題

公路路基由于受到車輛震動(dòng)荷載，孔隙水壓力上升，強(qiáng)度下降，產(chǎn)生翻漿冒泥，地面下陷。對(duì)于不飽和砂性土，由于孔隙壓力上升較小，不足以引起液化，但強(qiáng)度仍會(huì)下降，而且由于被振密而產(chǎn)生較大變形，所以不僅會(huì)產(chǎn)生穩(wěn)定問(wèn)題，還會(huì)產(chǎn)生沉降問(wèn)題。

2.4 ?軟弱地基滲透問(wèn)題

在水利工程、基坑工程中引起流沙和管涌問(wèn)題。

2.5 ?鹽漬土地基的危害影響

（1）溶陷。鹽漬土對(duì)公路有很多方面的病害，溶陷是其中的一種。發(fā)生這種病害的原因是因?yàn)榈缆符}漬土路基或者結(jié)構(gòu)層在淡水的作用下，鹽分出現(xiàn)溶解的情況，并且被水分帶走了，從而就導(dǎo)致了土體強(qiáng)度的喪失。同時(shí)在荷載或者自重的作用下，鹽漬土路基或者結(jié)構(gòu)層就出現(xiàn)了嚴(yán)重的出現(xiàn)沉陷、孔洞等破壞，并且被逐漸放映到路面層，甚至有一些鹽漬土地區(qū)的路面由于濕陷而出現(xiàn)了溶洞的現(xiàn)象，從而就給車輛的通行帶來(lái)了很大的安全隱患。

（2）鹽脹。鹽脹是指含有豐富的硫酸鹽的鹽漬土，在溫度降低的時(shí)候硫酸鹽可以吸收水結(jié)晶、并且使體積變大，從而就促使土體出現(xiàn)了膨脹的現(xiàn)象;在溫度升高的時(shí)候，硫酸鹽會(huì)出現(xiàn)脫水的情況，這樣就促使體積變小，由于這個(gè)過(guò)程是反復(fù)作用的，從而就使得土體結(jié)構(gòu)遭到破壞，導(dǎo)致土體疏松。此外，由于鹽脹會(huì)隨著溫度變化而體積發(fā)生變化，這樣就使得地表出現(xiàn)了松脹的可能或者公路路基路面出現(xiàn)了局部不平、鼓起開(kāi)裂的情況。

（3）腐蝕 。腐蝕主要是由于鹽漬土中所含容易溶鹽與工程中所使用的金屬材料、非金屬制成品發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，這樣的病害在道路工程中最常見(jiàn)的就是鋼筋銹蝕、混凝土或者粘土制成品粉化開(kāi)裂等。

3 ?針對(duì)特殊地基的類型采取的相應(yīng)處理方法總結(jié)分析

本文所述特殊地基類型僅為上述某高速公路建設(shè)施工過(guò)程中所涉及遇到的特殊地基類型。

3.1 ?常年存水過(guò)水的溝渠、水塘、魚(yú)塘特殊路基路段處理方法

該高速公路建設(shè)過(guò)程中設(shè)計(jì)單位針對(duì)溝渠、水魚(yú)塘路段采取先排水清淤，換填50cm片石+10cm碎石灌縫+40cm石灰土（水泥土）的處理方法，該方法在一般小面積水塘路段取得了良好效果。但在K101—K102段內(nèi)遇到了大面積、淤泥較深魚(yú)塘，挖掘設(shè)備及運(yùn)輸車輛無(wú)法進(jìn)入魚(yú)塘內(nèi)清淤，向塘內(nèi)拋填片石后全部沒(méi)于淤泥中，繼續(xù)拋填片石仍然無(wú)法滿足設(shè)備車輛承載要求，無(wú)法繼續(xù)向魚(yú)塘內(nèi)推進(jìn)施工，如繼續(xù)采用拋填片石的方法，片石用量將大大增加，該地區(qū)不出產(chǎn)片石，從外地購(gòu)進(jìn)距離遠(yuǎn)、價(jià)格高，工程費(fèi)用將大幅度增加，非常不利于造價(jià)控制。經(jīng)業(yè)主、設(shè)計(jì)、監(jiān)理、施工等各參建單位調(diào)查研究，決定采用大量拋填塊狀填料逐步向塘內(nèi)推進(jìn)，采取圍堰分片+排水清淤+拋填塊狀填料的處理方法，所需塊狀填料為來(lái)自周邊舊村改造、房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)拆除舊建筑物的碎渣廢料，拋填厚度1m～1.5m，經(jīng)碾壓穩(wěn)定后，再按路基填筑工藝填筑土層路基。實(shí)踐證明該方法成功解決了大面積水魚(yú)塘、較深淤泥路段的特殊路基問(wèn)題，采用的建筑碎渣運(yùn)輸距離近、做到了廢料利用、節(jié)約了造價(jià)，是特殊地基處理過(guò)程中經(jīng)濟(jì)、環(huán)保相結(jié)合的成功案例之一。

3.2 ?過(guò)濕地基路段處理方法

過(guò)濕地基承載力低、穩(wěn)定性差，為保證路基質(zhì)量須采取必要的方法進(jìn)行處理。該高速公路針對(duì)過(guò)濕路段采取了清除表土后路拌施工40cm厚6%水泥土的處理方法。施工工藝為：準(zhǔn)備下承層→施工放樣→攤鋪整平穩(wěn)壓素土→擺放和攤鋪水泥→路拌機(jī)拌合→整形→壓實(shí)→檢測(cè)→養(yǎng)生。施工質(zhì)量關(guān)鍵控制環(huán)節(jié)：（2）在取土前土場(chǎng)用土的各項(xiàng)指標(biāo)經(jīng)試驗(yàn)檢驗(yàn)符合要求;b. 控制好水泥用量，拌和均勻;（3）拌和及碾壓過(guò)程中嚴(yán)格控制最佳含水量，最佳含水量是壓實(shí)度的保證;（4）注意控制施工厚度，寧刮勿補(bǔ);（3）在碾壓結(jié)束壓實(shí)度檢驗(yàn)合格后，立即開(kāi)始養(yǎng)生，養(yǎng)生期不少于7d，養(yǎng)生期間保持其表面始終濕潤(rùn)。養(yǎng)生期過(guò)后，經(jīng)壓實(shí)度、強(qiáng)度檢驗(yàn)合格后可進(jìn)行后續(xù)填土作業(yè)施工。該方法有效解決了過(guò)濕路段質(zhì)量隱患問(wèn)題。

3.3 ?地下水位高，承載力差、壓縮沉降大的軟弱地基段處理方法

針對(duì)該段軟弱土路基，設(shè)計(jì)采取了塑料排水板+堆載預(yù)壓的處理方法。堆載預(yù)壓+塑料排水板的橫向處理范圍為路基坡腳外1m，塑料排水板的平面上呈現(xiàn)正三角形布置，處理深度10m，間距1.5m;塑料排水板采用SPB-C型;砂墊層厚50cm，采用中、粗砂，含泥量小于5%。堆載預(yù)壓高度為路床頂面。施工中須注意：（1）施工放樣準(zhǔn)確，排水板布設(shè)均勻，保證排水效果;（2）塑料排水板在插入地基的過(guò)程中應(yīng)保證板不扭曲，透水膜無(wú)破損和不被污染;（3）塑料排水板插好后，應(yīng)及時(shí)將露在墊層外的多余部分切斷，并對(duì)排水板予以保護(hù);（4）排水板的施打過(guò)程要采用定載振動(dòng)壓入的方法，一直打到設(shè)計(jì)要求的深度，不允許重錘夯擊;（5）當(dāng)提升套管，套管底部離開(kāi)砂面50cm時(shí)，人工從套管底部切斷排水板，使排水板外露長(zhǎng)度控制在30cm以上;f. 檢查質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求的項(xiàng)目，若檢查不合格，則必須在不合格排水板位置的20cm 范圍內(nèi)補(bǔ)打一根排水板，重新檢查，直至合格為止;（6）施工人員嚴(yán)格控制板距、板長(zhǎng)及垂直度三個(gè)參數(shù)，以確保塑料排水板的成樁質(zhì)量及排水效果。

堆載預(yù)壓期根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況確定，采取該種軟弱地基處理方法應(yīng)充分考慮工期問(wèn)題，預(yù)壓期過(guò)短不能達(dá)到地基排水固結(jié)的效果，預(yù)壓過(guò)程中應(yīng)及時(shí)補(bǔ)土并保持預(yù)壓土高度。

3.4 ?路基填筑高度小于1.6m的中、強(qiáng)鹽漬土路基處理方法

針對(duì)路面高度小于1.6m的低填路段中、強(qiáng)鹽漬土路基，采取地基表層土進(jìn)行超挖并摻加石灰處治，超挖深度為路床底面以下不小于30cm，對(duì)路床區(qū)80cm摻加6%石灰處治，路床底面以下30cm摻加4%石灰處治的處理方法。施工工藝流程：測(cè)量放樣→備料、攤鋪→拌和→整形→碾壓→養(yǎng)生→質(zhì)量檢測(cè)。施工中應(yīng)注意：施工質(zhì)量關(guān)鍵控制環(huán)節(jié)：（1）在取土前土場(chǎng)用土的各項(xiàng)指標(biāo)經(jīng)試驗(yàn)檢驗(yàn)符合要求;（2）控制好石灰用量，拌和均勻;（3）拌和及碾壓過(guò)程中嚴(yán)格控制最佳含水量，最佳含水量是壓實(shí)度的保證;（4）注意控制施工層厚度;（5）在碾壓結(jié)束壓實(shí)度檢驗(yàn)合格后，立即開(kāi)始養(yǎng)生，養(yǎng)生期不少于7d，養(yǎng)生期間保持其表面始終濕潤(rùn)。養(yǎng)生期過(guò)后，經(jīng)壓實(shí)度、強(qiáng)度檢驗(yàn)合格后可進(jìn)行后續(xù)填土作業(yè)施工。

3.5 ?橋頭易沉降路段部位處理方法

3.5.1 ? 該高速公路工程針對(duì)橋頭易沉降路段，根據(jù)沿線地質(zhì)條件，對(duì)路基邊線距離村莊較近（<120m）的橋頭路基采用漿噴樁處理

漿噴樁處理軟基是用特制的機(jī)械設(shè)備把水泥漿送入地下，通過(guò)水泥漿和原位地基土強(qiáng)制攪拌混合，使地基土和加固料之間很快發(fā)生一系列物理一化學(xué)反應(yīng)，在短期內(nèi)，使?jié){液形成固態(tài)柱體，將軟土地基變成具有整體性、水穩(wěn)性和一定強(qiáng)度的加固土樁復(fù)合地基。從而達(dá)到提高地基承載力，減小地基沉降量的目的。工藝流程為：場(chǎng)地平整→放樣定位→鉆機(jī)就位、漿液配制→下鉆攪拌至設(shè)計(jì)深度→邊噴漿邊提升鉆桿→噴漿復(fù)攪、停漿提升至地面→資料打印→鉆機(jī)移位。施工注意事項(xiàng)：（1）充分做好技術(shù)交底工作，選用熟練技術(shù)工;（2）導(dǎo)向桿垂直度偏差不得大于1.0%;（3）嚴(yán)格控制鉆機(jī)下鉆深度、漿噴高程及停漿面;（4）全樁長(zhǎng)范圍復(fù)攪一次完成，供漿連續(xù)，拌和均勻;（5）對(duì)輸漿管要經(jīng)常檢查，不得泄露及堵塞，管道長(zhǎng)度以60m為宜，不得超過(guò)80m;（6）若發(fā)生空洞現(xiàn)象應(yīng)立即用素土回填空洞，重新下鉆噴漿進(jìn)行接樁處理;（7）樁機(jī)上的氣壓表、轉(zhuǎn)速表、電流表、電子稱必須經(jīng)過(guò)標(biāo)定;（8）加強(qiáng)對(duì)原材料的檢驗(yàn)控制，確保成樁質(zhì)量。實(shí)踐證明，針對(duì)橋頭易沉降段采用的漿噴樁處理方法效果良好，有效防止了橋頭沉降現(xiàn)象的發(fā)生。

3.5.2 ?遠(yuǎn)離村莊的橋梁結(jié)構(gòu)物橋頭采用了強(qiáng)夯的處理方法

施工工藝：測(cè)量高程→平整場(chǎng)地→布設(shè)夯點(diǎn)、撒灰線→第一遍點(diǎn)夯→平整場(chǎng)地、填磚渣→重新放點(diǎn)→第二遍點(diǎn)夯→平整場(chǎng)地、填磚渣→滿夯→整平壓實(shí)→檢測(cè)→驗(yàn)收。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)條件止夯條件為：①最后2擊平均夯沉量不大于5cm②，夯坑周圍地面不發(fā)生過(guò)大隆起③不因夯坑過(guò)深而發(fā)生起錘困難。強(qiáng)夯完成后，地基承載力不小于220kPa。該方法對(duì)橋頭易沉降段同樣取得了良好的效果，有效防止了橋頭沉降。

綜上所述，在高速公路建設(shè)施工過(guò)程中特殊地基段在設(shè)計(jì)選線及建設(shè)施工過(guò)程中難以避免。如何消除特殊地基對(duì)工程質(zhì)量的影響，提高我們的特殊地基處理技術(shù)，兼顧經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的原則是我們工程建設(shè)者應(yīng)不斷探索研究的方向，通過(guò)廣大工程建設(shè)者的共同努力，為我們的高速公路建設(shè)事業(yè)做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)，助力我國(guó)經(jīng)濟(jì)騰飛。希望可以通過(guò)本文為后續(xù)其他公路建設(shè)項(xiàng)目提供參考和借鑒。

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