淺談沿海高速公路的軟基處理

溫東輝

摘要:軟弱路基穩定性較差，對高速公路的質量安全和運營管理影響很大，做好軟基處理可以有效改善道路使用前期的常見病害狀況，降低發生交通安全事故的幾率。本文針對軟弱路基的基本性質以及其造成質量事故的一般機理出發進行研究，結合工程實際，總結了幾種常用的軟基處理方案。

關鍵詞: 高速公路軟基處理沿海

中圖分類號：U412文獻標識碼： A

前言

沿海高速公路軟基一般是軟弱的淤泥和淤泥質土，其天然含水率較高，體積變形較大，承載能力低，容易發生失穩事故。高速公路造價高、技術指標也高，對路基的穩定性要求非常嚴格。所以，加強對軟基處理的研究，對于解決沿海高速公路的變形與穩定性問題、確保高速公路的工程質量和安全具有十分重要的意義。

1.軟基的成因及特性

沿海軟弱路基主要是由天然含水率高、孔隙比大、承載能力低的淤泥沉積物及少量腐殖質所組成的土。它是在在靜水或緩慢的流水環境中沉積而成的，其天然含水量大于液限，天然孔隙比大于1.0。軟基主要有以下工程特性：

（1）含水量高

軟基是在緩慢平流的水域中沉淀形成的，它天然含水量極高，一般大于35%，有的甚至可達300%以上，所以，軟基土質一般都呈軟塑狀。同時，軟基一般都是飽和土，飽和度在90%至100%之間，表觀密度相對較小，最小時可到1100Kg/m3。

（2）透水性低

軟基土質一般呈蜂窩狀結構和絮凝狀結構，液限較高、滲透系數較低，一般在10-4至10-9cm/s之間。

（3）抗剪強度低

軟基土的抗剪強度與固結條件以及加載速度有關。不排水三軸快剪所得抗剪強度值很小，直剪快剪時摩擦角為0至5度,粘聚力為10KPa左右；排水固結條件下抗剪強度隨固結速度的增大而增大，固結快剪的內摩擦角可達8至12度，粘聚力為20KPa左右。

（4）高壓縮性與固結速度緩慢

壓縮是物體在外力荷載作用下體積逐漸變小的過程，土體在受到外力作用時體積逐漸變化的過程稱為土的壓縮。軟基土質疏松，呈高壓縮性，壓縮系數一般大于0.5MPa-1,最高可達到10MPa-1以上。

當飽和土受到外力荷載作用時，隨著水分的排出，外力逐漸從由空隙水承受轉變為由土顆粒骨架承受，這個過程稱作土的固結。軟基土孔隙率高、含水量大且透水性差，所以固結速度比較緩慢。

（5）有機質含量高

沿海軟基土是由淤泥、石粉、腐殖生物等組成的，顏色一般為灰色或灰黑色，氣味腥臭。軟基土的有機質含量一般為10%左右，但有的也會高達50%。

（6）觸變性

當軟基土的結構未被破壞時是具有一定強度的，但是一旦受到振動或擾動結構馬上破壞，強度很快降低，甚至產生流動性；擾動后的軟基土靜置一段時間后其強度可逐漸得到恢復。這種特性稱為土的觸變，可通過靈敏度這一指標來反映。

2.軟基處理的常用方案

為了保證軟基能夠正常承受路面荷載，控制沉降變形，正確選擇加固處理方案十分重要。常用方案有墊層法、換填法、袋裝砂井法、振沖碎石樁法、擠密砂樁法、粉噴樁法、混凝土樁法、加筋土工布法和塑料排水板法等。一般認為前兩種為淺層軟基處理方案，后七種為深層軟基處理方案。

（1）墊層法

通常用于路基填方較低的地段，可以根據具體情況采用不同的材料，常用的材料有灰土、砂或砂礫，也可綜合使用土工格柵、砂礫墊層進行處理。

（2）換填法

當軟弱層較淺且易于挖除時，一般采取挖除換填法，包括受壓沉降較大，甚至出現變形的軟基和泥沼地帶。開挖前要做好排水防護工作，回填時可用砂、砂礫、灰土或其他適宜材料分層填筑。

（3）袋裝砂井法

袋裝砂井排水固結法具胡施工簡便、費用低、加固效果較好的特點，施工時將袋裝砂放入套管井內填塞密實，逐節拔出套管，頂面鋪設水平砂墊層或排水砂溝。軟基中的水分在路基填土載荷的作用下，通過排水砂溝排出，從而達到排水固結軟基的目的。

（4）振沖碎石樁法

振沖碎石樁法是指用振沖器在高壓水流作用下對軟基邊振邊沖成孔，然后在孔內分批填入碎石料，振沖器邊振動邊上拔，使得碎石料振擠密實。碎石樁樁體具有良好的排水通道，有利于地基土的排水固結。

（5）擠密砂樁法

擠密砂樁是采用類似沉管灌注樁的機械和方法，通過沖擊和振動把砂擠入土中而成。其主要作用是將地基擠實排水固結，從而提高地基的整體抗剪強度與承載力，減少地基的沉降量和不均勻沉降。這種方法一般能較好地適用于砂性土，不適用于飽和的軟粘土地基處理。擠密砂樁用砂標準要求與袋裝砂井的砂基本相同，不同的是擠密砂樁也可使用砂和角礫的混合料，含泥量不得大于5％。

（6）粉噴樁法

粉噴樁是利用粉體噴射攪拌機械在鉆成孔后借助壓縮空氣將水泥粉等固體材料以霧狀噴入需加固的軟土中，經原位攪拌、壓縮、吸收水分后產生一系列物理化學反應，使軟土硬結形成整體性強、水穩定性好、強度較高的樁體，與樁間土一起形成復合地基，從而提高路基強度。粉噴樁加固軟基主要適用于高含水量、高壓縮性的淤泥、淤泥質粘土及橋頭軟基的處理，一般含水量大于35％的軟基宜選用粉噴樁。

（7）混凝土樁法

混凝土樁是以低強度混凝土樁為豎向增強體所形成的復合地基，可有效提高地基承載力，減小地基沉降。適用于粘性土、粉砂土及淤泥質土等各種土性地基。

（8）加筋土工布

加筋土工布一般被鋪設在路堤底部，用來調整上部荷載對地基的應力分布。通過加筋土工布的縱橫向抗拉力，來提高地基的局部抗剪強度和整體抗滑穩定性，并減少地基的側向擠出量，一般適用于強度不均勻的軟基地段、路基高填土、填挖結合處或橋頭填土的軟基處理。

（9）塑料排水板

塑料排水板是一種能夠加速軟土地基排水固結的垂直排水材料。當它在機械力作用下被插入軟土地基后，能以較低的進水阻力聚集從周圍土體中排出的孔隙水，并沿垂直排水通道排出，使土體固結，從而提高地基的承載力。

3.軟基處理質量檢測

軟基的質量檢測包括分層施工質量檢查和工程質量驗收，主要是檢測路基填筑是否達到設計要求的密實度，可采用環刀法、灌砂法等試驗方案。填筑結束后，可按工程的要求進行工程質量驗收，驗收方式可選擇荷載試驗或者靜力觸探試驗等方案。

樁體質量檢測方法主要有載荷試驗、靜（動）力觸探試驗以及波速試驗等，載荷試驗主要用于檢驗復合地基的承載能力。

結束語

沿海軟基處理一直是公路建設中的技術難題，選取經濟有效的軟基處理方案時要考慮土的特性、產生壓縮變形的機理、加固方案的成熟性和質量檢測的難易程度以及施工隊伍的素質條件等。軟基土質復雜多變，需要謹慎選擇施工方案，很多情況下必須采用兩種或多種方案同時進行處理方能確保萬無一失。路基是高速公路健康、穩定的基礎，高速公路又關系著經濟命脈和生命安全，在一代代工程建設者的不斷鉆研、總結和開拓中，公路軟基處理技術將越來越成熟、創新和實用。