江中平

摘要：本文介紹了四川丘陵谷地相軟土的工程性質(zhì)及其與國內(nèi)其他地區(qū)不同成因軟土的區(qū)別，總結(jié)了川內(nèi)幾種軟土地基處理措施及其適用條件，對四川丘陵谷地相軟土的地基處理具有一定的參考意義。

關(guān)鍵詞：丘陵谷地相;軟土;地基處理

1、概述

四川自1990年9月成渝高速公路正式開工建設(shè)至今，高速公路建設(shè)已30余年，在這30余年的高速公路建設(shè)中，一代又一代的設(shè)計(jì)工作者，始終在與一種特殊性巖土——軟土做斗爭。近期開展的以上世紀(jì)末和本世紀(jì)初建成的高速公路為基礎(chǔ)的擴(kuò)容項(xiàng)目的勘察設(shè)計(jì)更是將軟土路基處治再次推上了高潮。

2、軟土的工程性質(zhì)

四川高速公路建設(shè)中遭遇的軟土屬內(nèi)陸湖盆相沉積，其中以丘陵谷地相沉積為主，少有湖相沉積，主要分布于四川盆地及盆地周邊丘陵地區(qū)。

按《公路工程地質(zhì)勘察規(guī)范》，軟土是在靜水或緩慢流水環(huán)境中沉積的特殊性巖土，一般具有以下多數(shù)特征：天然含水率ω≥液限ωl，天然孔隙比e≥1.0，壓縮系數(shù)a≥0.5MPa，標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)錘擊數(shù)N<3擊，靜力觸探比貫入阻力Ps≤750kPa，十字板剪切強(qiáng)度Cu<35kPa。

按《公路軟土地基路堤設(shè)計(jì)與施工細(xì)則》，軟土是天然含水率高、天然孔隙比大、抗剪強(qiáng)度低、壓縮性高的細(xì)粒土，包括淤泥、淤泥質(zhì)土、泥炭、泥炭質(zhì)土等，鑒別指標(biāo)見下表：

注：Φq為快剪內(nèi)摩擦角，其余代號見前文。

《公路工程地質(zhì)勘察規(guī)范》和《公路軟土地基路堤設(shè)計(jì)與施工細(xì)則》對軟土的鑒別指標(biāo)大同小異，而《細(xì)則》更是明確了“可以天然孔隙比和天然含水率兩項(xiàng)指標(biāo)為基礎(chǔ)，采用綜合分析的方法進(jìn)行鑒別”，且抗剪強(qiáng)度、壓縮系數(shù)等指標(biāo)均采用表示允許稍有選擇的“宜”作為鑒別條件。

3、丘陵谷地相軟土與其他類型軟土的區(qū)別

按《公路工程地質(zhì)勘察規(guī)范》，軟土的成因類型一般分為三大類、八小類，具體分類見下表。

經(jīng)收集、分析廣東、浙江、福建等沿海省份的軟土工程特性，以福建某公路項(xiàng)目沖海相軟土試驗(yàn)指標(biāo)為例與四川丘陵谷地坡洪積相軟土試驗(yàn)指標(biāo)對比。

沖海相沉積地段地表一般為厚度1～2米不等的軟塑至可塑狀粘性土，俗稱“硬殼層”，其下為海積、沖洪積粘性土層和砂層透鏡體，其中淤泥、淤泥質(zhì)土層厚達(dá)數(shù)米至數(shù)十米不等，含多層軟土分布，且軟土層中?？梢姳雍巴哥R體，其工程地質(zhì)性質(zhì)差，含水率高，壓縮性大，承載力低，抗剪強(qiáng)度低，固結(jié)緩慢，不利于路基穩(wěn)定。沖海積平原地貌，地形開闊，地勢平坦，路基填高主要受跨線、河控制，一般不超過6米。

丘陵谷地坡洪積相軟土一般沿溝谷呈帶狀分布，溝口和谷中心深，靠山邊淺，呈典型的“U”型或“V”型特征，厚度一般小于10米，部分地段厚度可達(dá)15米，其軟土物理力學(xué)性質(zhì)較沿海軟土指標(biāo)優(yōu)，但受地形條件和路線土、石方平衡限制，路堤填筑高度可達(dá)20余米。

經(jīng)對比，無論是軟基厚度還是軟土指標(biāo)，丘陵谷地相軟土一般優(yōu)于沿海沖海相軟土，但丘陵谷地相軟土路基填土高度普遍大于沖海相軟土路基，且丘陵谷地相軟土路基部分路段存在陡、斜坡加成因素，提高了軟基處治的難度。

4、地基處理措施

軟土地段路基地基處理措施一般是根據(jù)設(shè)計(jì)路段軟土參數(shù)進(jìn)行沉降計(jì)算和穩(wěn)定驗(yàn)算后，在技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理、因地制宜、保護(hù)環(huán)境的原則下確定。經(jīng)過多年的工程實(shí)踐，軟土地段地基處理措施是非常成熟的。

現(xiàn)行規(guī)范對軟土厚度小于3米的路段一般采用墊層和淺層處理。淺層處理包括換填和片石排水溝等，具體措施主要依據(jù)用地規(guī)模、地材單價和場地排水條件擬定，若地材單價高且地下水排水不暢，可設(shè)置片石排水溝并在溝谷低端設(shè)置集水井排水梳干，提高地基土抗剪強(qiáng)度和承載力，確保路堤的穩(wěn)定性。

對于軟土厚度大于3米的路段，規(guī)范定義為深層處理，擬定四大類十種處理方法，詳見下表。

在早期四川高速公路建設(shè)項(xiàng)目中，軟土地基處理常用以塑料排水板為代表的豎向排水體進(jìn)行固結(jié)排水處治軟土地基，主要項(xiàng)目有成渝高速、成綿高速、綿廣高速、成雅高速、成樂高速、達(dá)渝高速、成南高速、隆納高速等，上述高速公路項(xiàng)目建成或部分路段建成營運(yùn)通車在20年以上，期間經(jīng)歷多期強(qiáng)降雨和多次地震，均未出現(xiàn)因地基因素導(dǎo)致路堤失穩(wěn)的情況，由此，充分證明了豎向排水體的處理方法對四川丘陵溝谷相軟土是有效的、適用的。

受限于路堤填土高度，塑料排水板的處理方法往往需要結(jié)合反壓護(hù)道實(shí)施，確保路堤的穩(wěn)定性，因而存在較多占用基本農(nóng)田的實(shí)際情況，隨著《基本農(nóng)田保護(hù)條例》于1999年1月1日起施行，粒料樁（碎石樁）、加固土樁（水泥攪拌樁）等預(yù)壓周期短的處理方法走上了丘陵谷地相軟土地基處理的歷史舞臺，但塑料排水板仍然是主要措施。

5、工程案例

某高速公路擴(kuò)容項(xiàng)目全長約90公里，為雙向八車道，路基寬度為42米。場地地形屬構(gòu)造剝蝕丘陵地貌，相對高差 30～60米，谷寬 200～400米，丘坡坡度 6～20°，基巖主要由砂巖、粉砂質(zhì)泥巖和長石石英砂巖等巖層組成，巖層平緩。丘間洼地、溝谷開闊平坦、縱橫交織，溝谷迂回曲折，水流極緩，侵蝕作用微弱，地表多被第四系坡洪積覆蓋，溝渠、水田、水塘等分布較多。經(jīng)地質(zhì)調(diào)繪及靜力觸探、鉆探等工程地質(zhì)勘察揭示：窄谷駝脊?fàn)钌钋?低山區(qū)，軟土厚度多在3.0～6.0米之間，局部最厚可達(dá)10米;寬谷平頂圓頂淺丘地貌、寬谷平頂圓頂中丘地貌區(qū)，多為深溝寬谷，軟土層厚度起伏較大，多在3.0～8.0米之間，局部可達(dá)15米。全線合計(jì)需進(jìn)行深層軟土處治的路段近80處，由于項(xiàng)目區(qū)軟土厚度較大，涉及的路段里程長，且部分橋臺背及涵洞地基為軟土，設(shè)計(jì)采取水泥攪拌樁、塑料排水板、碎石樁、素混凝土樁等多種工程處治措施進(jìn)行比較。

按工程造價，塑料排水板最低，水泥攪拌樁次之，碎石樁、素混凝土樁造價相當(dāng)且最高。考慮用地因素，確定以下原則：一般路基段采用塑料排水板處治;采用塑料排水板但需設(shè)置反壓護(hù)道的路段或斜坡路基段，采用水泥攪拌樁+塑料排水板分區(qū)處治，必要時增設(shè)抗滑支擋;構(gòu)造物地段地基如涵洞地基、橋臺背地基采用碎石樁或素混凝土樁處治。

6、結(jié)語

通過丘陵谷地相軟土與沿海沖海相軟土工程性質(zhì)的對比分析，結(jié)合現(xiàn)行規(guī)范、規(guī)程，對軟土類型的劃分、工程處治措施的對比，確定適宜于四川丘陵谷地相軟土地基處理的原則和措施，以便更經(jīng)濟(jì)有效且具有針對性地進(jìn)行公路工程軟基處治設(shè)計(jì)。

參考文獻(xiàn)：

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[6]中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司《新建鐵路揭陽至惠來鐵路施工圖設(shè)計(jì)》（咨詢稿）2021年6月