原创《高速公路软基施工的处理方法》
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摘 要：伴随着“十三五”规划的开局,各地政府均进一步的开始交通基础设施建设,尤其是高速公路方面,但在我国中南部存有大量的软弱基础,因此科学地研究软土地基的处理方法就具有重要意义.文章首先对现阶段软基的处理实施情况及问题进行了大体的分析总结,并简要阐述了软基处理的原则,然后针对性地提出了软基的基本处理方法,满足了路基稳定性及承载力的要求,达到了预期效果.
关键词：换填土垫层 石灰搅拌桩 CFG桩
1.现阶段软土地基实施的处理情况及问题
公路设计人员对于不同的道路
基础土壤结构及类型,设计的方案也均有不同.目前我国主要在研究软基性质的基础上,很大程度上参考甚至是引用了施工作业人员的现场工作经验.至今为止国内还没有统一的软土划分标准,这也使得技术人员不能准确的预测软基处理效果,各类不确定因素过多,极大的影响了道路的路基使用效果.国内目前软基处理技术总体上相较欧美国家较为落后,这就需要技术人员开拓思路,在以往的软基处理方法基础上大胆进行创新,进而确定科学合理的施工工艺.当前很多设计单位还未能充分地发挥大数据的应用,很多高速公路在施工中依旧使用传统的经典力学进行分析计算.对于较为常见的软质基础而言,经典力学分析能获得较为优秀的处理效果.但面对复杂的软基条件,经典力学就很难进行有效的分析运算,极易出现比较大的误差概率.
2.软基的处理原则
在高速公路软基处理的实施中,依据以往软基处理的成功经验及案例,对软基处理的效果,影响因素较多,并且成因比较复杂,即便多种具备类似甚至相同物理特性的软质基础,根据道路的不同使用功能及性质,在进行软基处理的施工中,使用的方法也是各不相同的,并存在着较大的差异性.因此,为了进一步提高软基处理的施工质量,在项目建成后,要想实现高速公路所带来辐射性经济效益,必须要在处理方案比选过程中,对道路基础的各项物理参数进行详细的勘探、分析以及计算.同时,技术人员还要深入现场进行实地考察以及地貌勘探分析,在此基础上进一步深入了解道路基础结构、具体位置,尤其是路基所含的各类软湿土壤层,以及软基形成的原因和主要特征.收集分析清楚以上参数以后,才能提供较为成熟的高速公路软基处理方案.
此外,综合考虑到部分地区详细勘探具有一定的难度,所以,在实施在高速公路软基处理的过程中,要对以往成功的项目案例进行全面分析,得出数据,再与所要实施软基处理公路的成本以及实际状况相结合,综合实现对道路软基的处理加固工作,目的就是使用合理的处理工艺来解决基础的沉降问题,以提高承载力为导向,确保道路高效、优化的施工建设.
3.软基的基本处理方法
3.1换填土垫层
软基地质最主要的问题就是承载力不能满足设计要求,换填土垫层作为一种常规的软件处理方式,就是把道路基础中一定深度的较差土层挖除,然后把承载力较高的中粗砂、碎石、石屑或其他工业废料换填并压实,从而改善软基基础等不良地基的强度,使其能达到道路建设的设计要求.换土垫层法常用的垫层有：砂卵石及砂砾垫层、土垫层、素煤渣垫层、碎石垫层、灰土或工业矿渣以及用其它性能稳定、符合规范要求的材料.施工单位应该充分地依据工程实际情况继而选择适当的垫层,进行科学经济的施工.但这种方法只能处理浅层软土,对于地质变化较大或软土层较厚的地区只能另择其法.
3.2基底表层排水固结+堆载预压
软基基底最主要的成因就是路基表层中土的含水量＞正常值,从而使得路基整体的承载力大幅下降.要进行处理,首先就要对软弱基础的表层进行排水,使其固结.表层排水的施工要贯穿整个施工环节,譬如在道路路基填筑时,采用性能良好的填筑材料或施打排水板等,状况不同的软基处理须合理选择排水措施,具体选择要充分考虑道路项目的施工条件,从而最大程度地达到排水固结的目的；再者,通过填料堆载,使基础的土进而压密、沉降、固结,也可以提高地基强度,减少路堤建成后的沉降量,此两种方法经常联合使用.但这种联合方法也有其不足之处：（1）压载一般在6个月以上,施工周期长,严重制约后续工程进度；（2）沉降量较大的时候,需补充较多的填料,按照常规项目的计量办法,土体稳定报告出具方可计量,施工单位资金压力较大；（3）在雨量充沛的地区使用此种方法,经一系列项目验证,效果差强人意.
3.3增加搅拌桩
3.3.1石灰搅拌桩
在土壤塑性指标较高的软基区域经常采用石灰搅拌站的施工工艺,效果良好,性能可靠.该工艺就是使用机械强制将石灰和软基中的原状土搅拌、混合.在此过程中,石灰会充分吸收软基中的水分,在降低土壤含水率的同时,从而使得搅拌后的灰土混合物发生固结,形成灰土桩及桩间土协同受力的复合地基,较高地增加了基底的承载力,从而满足道路主体的设计承载力要求.此外,石灰搅拌桩还能有效改良软基强度不足、沉降现象多等状况,良好的保证了道路使用功能的发挥.
3.3.2水泥搅拌桩
水泥搅拌桩的施工工艺主要应用于由粉土、软质淤泥、灰碳质土等土质构成的公路基底处理.石与灰搅拌桩法的工艺原理基本一致,在日常施工过程应用较多.水泥搅拌桩施工工艺在正式施工前,要进行试桩,取得相应的施工参数后,才能准确地掌握水灰比、泵送时间和泵送压力,确定搅拌机下钻及提升速度,以及最佳的搅拌次数等,水泥搅拌桩与桩间土形成的复合承压地基结构,对于提升基底承载力具有重要意义.
此两种搅拌桩施工工艺大致相同,优缺点也相当明显.
优点：（1）在软基处理工程中广泛使用,施工技术成熟；（2）工程造价相对较低.
缺点：（1 ）搅拌桩处理深度有限,一般≤18m,无法保证处理效果；（2）对地基承载力提高幅度有限,质量控制难度较大.
3.3.3CFG桩及预应力管桩
水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩）是在普通碎石桩的工艺基础上进一步发展而来,桩体施工中加入了水泥和粉煤灰继而形成了高粘结强度的桩,改良了碎石桩的刚性,不但很好地发挥了桩体结构的竖向摩阻作用,同时又提高了桩基的端阻承载力,C F G桩、桩间土、褥垫层三者合力形成了复合基础结构.预应力管桩与CFG作用原理基本相同,通过进入持力层,进而产生对路基主体结构支撑,同时对软土挤压密实,从而减轻或控制路基沉降.
优点：（1）各类地质情况均能适应,且耐久性良好；（2）较大程度的提高软土基础的承载力及稳定性,便于控制后续的沉降；（3）环保效果良好,污染较小.
缺点：（1）工程造价相对较高；（2）施工质量（主要是垂直度）要求严格；（3）若出现断桩事故,接桩或补桩难度较大.
3.4真空预压工艺
真空预压最开始在日本修建新干线时采用,后来在国内软基研究中,以中交一航局为主,天津大学、南京水科院联合攻关研究,对此工艺进行了探索、研究,已在我国高速公路建设中逐渐大规模应用,均取得了良好的效果,真空预压的原理是使得处理范围内形成一个整体,采用机械设备抽真空过程中,膜下迅速地形成了负压结构,软基中的孔隙水持续由塑料排水板排出,孔隙水压力降低,实现了固结密实淤泥的目的.再者,软基基础在真空膜下负压和上部的大量荷载双重作用下,能产生较大幅度的沉降,这样就进一步提高了基础的承载力.所以在一般在项目上,常联合堆载施工同时使用.在中交一航局第二工程有限公司参建的连云港、青岛、安徽等地的项目中,均采用此种工艺,施工效果较好.
优点：（1）施工质量可靠,能较大地提高土体的承载力；（2）环境污染小,设备简单,易于操作；（3）造价较为低廉
缺点：（1）施工周期较长,后续工期压力大；（2）施工中,地表位移量较大,一定程度上能影响到周围构筑物.
4.结语
综上所述,透彻地研究分析高速公路软基处理的工艺,对于提高公路施工质量及后续的使用效果有着极其重要的意义.在后续的施工中,施工技术人员应进一步加强学习分析影响软基处理工艺的各项因素,并在现场施工中做到科学、合理的应用,从而取得最佳的处理效果.
参考文献：
[1]董磊.丹庄高速公路软基处理技术的研究[D].西安:长安大学,2008.
[2]陈春华.高速公路软土地基处理方案的优化设计研究[D].昆明:昆明理工大学,2006.
[3]江茂盛.高速公路软土地基稳定性问题研究[D].成都:四川大学,2001.
高速公路论文参考资料：
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