1、高速公路软基处理及观测技术研究【摘 要】:随着高等级公路的修建，软土路基由于压缩性高、强度低，排水固结慢、地基稳定性差等特性，通常很难满足地基承载力和变形的要求，问题越来越突出，已成为影响工程质量、工程周期和工程造价的关键因素之一。因此，加强高等级公路软基处理的研究，科学地选择经济、有效的软基处理方案，是确保高等级公路的工程质量的重要措施。 【关键词】：高速公路；软地基处理；观测技术 中图分类号：U412.36+6 文献标识码：A 文章编号： 引言 公路是国民经济的重要命脉，公路建设又是国家最主要的基础产业之一。公路是线状工程，它必然会穿越不同的工程地质单元，所历路线的岩土工程环境变化大，我国
2、地域广袤，软土分布范围广，无论在沿海、内陆平原，还是在西部山区，在公路建设中都常遇到软土地基的处理问题。公路软基处理是公路施工和正常营运质量保证的前提，很多公路因为软基处治不当而引起路堤失稳、沉降破坏，进而产生路面不平和不均匀沉降的路面早期损坏现象。随着我国经济的发展，越来越多的高速公路修建在软土地基上。软土具有高压缩性、高含水率、抗剪强度低、敏感度高、低渗透性、承载力低等特点，因而为确保道路的安全使用，在软基上修建高速公路必须进行软基处理。 一、常用软基处理方案 软土地基具有承载力低、含水量大、渗透性差、高中等压缩性、会产生不均匀沉降等特性。高速公路路面铺装层一般采用沥青混凝土，此铺装层对不
3、均匀沉降要求高，为防止在其上部车辆荷载、路面结构和上部路基堤土自重荷载的作用下产生较大的沉降，在软基上修建高速公路时，为确保道路的安全使用须进行软基处理。目前，高速公路软基常用的处理方法有：表层排水法、表层压实法、换填法、砂垫层法、土工织物法、真空-堆载联合预压法、碎石桩法、水泥搅拌桩复合地基法以及强夯置换法等地基处理方案。 1.表层排水法 在道路施工中，当遇到土质较好却因为含水量大而形成的软土地基时，用表层排水法效果更佳。表层排水法就是在填土之前，在地面开挖沟槽，以排除地表水，同时降低地基表层部分的含水率，从而保障施工机械通行。当然，为了发挥开挖后的沟槽在施工中达到盲沟的效果，应回填透水性较
4、好的碎石或砂砾。 2.表层压实法 当地表层软弱土层为砂土或亚粘土等时，常采用表层压实加固。但是，处理效果主要还取决于土质和含水率，而且还看施工过程中的分层厚度、压实机械性能和压实遍数，压实土的含水率应控制在最佳含水率左右，当含水率偏大时可以采取晾晒或者是拌些石灰吸水等方法进行预压处理和分层压实。 3、换填法 换填法是黄土地区最常用的软基处理的方法之一，该法适用于地表软土厚度较小且地下水水位较深的黄土地区。该法工艺简单，技术成熟，质量易控，其最大有效处理深度一般为 3m 左右。该法中心思想是将路基下卧软土采用人工或机械等方法全部挖除，再用强度高的渗水材料换填，换填的深度由承载力决定。具体方法是：
5、将路基表面软弱土层进行挖除，用碎石类渗水材料进行回填，第一层的厚度控制在 50cm 左右。然后用重型机械静压密实，待沉降稳定后按照正常的施工流程进行分层填筑施工。4、砂垫层法 砂垫层法大多用于处理软土距地面不深且厚度较薄的情况，以期达到不必采用深层处理就使地基达到沉降稳定的效果。砂垫层的作用是加固地基和增强排水，其敷垫厚度一般为 0.51.2 米左右，垫层的材料一般选用砂砾，并宜采用级配良好、质地较坚硬的粒料，其颗粒的不均匀系数最好不能小于 9，或者采用天然级配砂砾料，其最大粒径小于或等于6cm，砾石强度大于或等于四级。但是，在极软的地基上，若仅用砂垫层来确保大型施工机械的通行，则需要大幅提高
6、砂垫层的敷垫厚度，这是十分不经济的，所以通常采用砂垫层法与表层排水等方法联合处理软土地基。 5、土工织物法 土工织物法就是利用编织式土工格栅或者是土工布，铺设在软基表面，通过土工织物改变和调整土层之间的应力，能有效地将集中应力扩散、传递或分解，防止土体受外力作用而破坏，采用土工膜或复合防水材料，可有效防止其他液体的渗漏，保护环境、增加软基的稳定性，减少路基基底的不均匀沉降，减少总沉降量。土工织物突出的优点就是重量轻、整体连续性好、施工方便、抗拉强度较高，也有较好的耐腐蚀和抗微生物侵蚀性。施工时在平整好的下承层上，铺设路堤底宽度的土工聚合物，摊铺时应紧贴下承层，拉直平顺，使之不出现折皱、扭曲和重
7、叠等现象。在斜坡上摊铺时，还应保持一定的松紧度，同时在铺设土工聚合物时，应在路堤每边各留足够长的锚固区间。 6、真空堆载联合预压法 排水固结法根据其加压系统的不同分为真空预压与堆载预压。真空预压相比于堆载预压，具有施工控制简单、工期短、造价低、材料省、无噪音、无污染的特点，因而现阶段真空预压已经作为排水固结法的首选方法。但当建筑物的荷载超过真空预压的压力（一般取为 80kPa） ，且建筑物对地基变形有严格要求时，需采用真空堆载联合预压法。 7、碎石桩法 碎石桩软基处理法目前在国内被广泛采用，其施工工艺非常成熟。该法主要通过导管向地底灌入碎石，利用振动荷载预沉导管，在压、挤、振的作用下在地底形成
8、密度较大的碎石桩。碎石桩就其本质而言仍是地基的一部分，但它又能起到桩的支承作用，与周围土体形成复合地基。其桩体具有排水减压、挤密、振密作用，是良好地排水通道，有利于地基土的排水固结。因此,在公路软基处理中，特别是具有高填土桥头等过渡路段，为了减少地基土的变形、提高地基土的承载力、增强地基土的抗滑稳定能力，通常采用碎石桩法。 8、水泥搅拌桩复合地基法 水泥搅拌桩复合地基是在软土地基中掺入水泥，利用水泥和软土之间所产生一系列物理、化学反应，使软土固结成具有水稳定性、整体性和一定强度的地基，使地基承载力提高的一种地基加固方法。根据地基承载力和沉降控制要求，采用建筑地基处理技术规程推荐计算方法，水泥搅
9、拌桩采用等边三角形布置，首先将场地整平并将地表水疏干，铺设土工格棚与土工布，再铺砂垫层，然后进行水泥搅拌桩施工。 9、强夯置换法 强夯置换法其原理是利用强夯作为置换软土的手段，即将夯锺提高使其自由落下形成夯坑，并不断夯击坑内回填的块石等粗颗粒材料，使其形成连续的密实的强夯块石礅，经强夯置换处理的地基，承载力强也改善了排水条件，有利于软土固结。此法施工前应先进行场地平整与地表水疏干，铺设工作垫层及抛填片石垫层。 二、观测技术 1、观测频率 沉降观测的频率取决于沉降量的大小，加载方法。通常要求观测的次数能反映出沉降变化的过程又不遗漏变化时刻。 2、水准点的设置 水准点（基点）应选在垂直于路中心线
10、50 米外土质坚硬便于长期保存和使用的地点，并埋设砼水准基石，路堤升至一定高度时，为了减少沉降观测由地面水准点传递到路面的高差影响，可将水准点传设到附近原固定的结构物上。转点精度用三等水准往返测量，高差闭合符合规范要求。路堤填筑过程中观测沉降量可用四等水准控制，位移量必须用全站仪测量。 3、施工中观测控制标准 路堤在填筑过程中，若沿路堤中线地面沉降不稳定状态出现，应立即停止加载（填土） 。当停止加载后每天仍需进行观测,当连续观测三次沉降量或位移量在规定控制范围之内时，才能继续加载填筑施工。当填筑至上路床顶面时，采用双标准控制，即要求推算的工后沉降量小于设计容许值。 4、观测操作和成果整理的要求
11、 观测时应固定仪器及水准尺、固定后视尺读数、固定测站及转点必须携带尺垫，严禁用砖石或不设尺垫作为转点。每次观测结束后，应及时填写沉降、位移观测记录，作好成果整理工作。 成果整理时，应检查手薄中数据和计算是否正确，观测限差是否符合要求，文字说明是否齐全。将观测数据填入观测记录表，计算两期观测沉降量和累计沉降量。水平位移观测分析同设到附近原固定的结构物上。转点精度用三等水准往返测量，高差闭合符合规范要求。 结束语 软基处理一直是公路建设中的技术难题，地形的复杂多样决定了不同的地质状况应采用不同的软基处理方法，即使相同的地质情况，对软土地基处理的方法也不同，重视路基工程的设计、施工以及养护管理，是保障公路安全、畅通的基本要求，应用时要因地制宜，结合所处路段的实际情况制订比较合理的方案。随着科技的进步，在科研人员、技术人员、施工人员等相关人员的共同努力下，新的技术将不断涌现，将不断地推动高速公路建设技术向前推进。 参考文献： 张诚厚，袁文明，戴济群.高速公路软基处理M.北京：中国建筑工业出版社，1997 卞冠军,王昕晖,杜宝奎.软弱地基处理的设计思路J.黑龙江交通科技,2001,(01).
