1、浅析我国高等级公路软基处理研究现状与发展论文关键词：公路软基 处理 研究 发展 展望 论文摘要：对现阶段我国高等级公路软基处理方法进行了探讨，介绍了常用的软基处理方法和其理论依据，对所存在的问题作出了分析，并且对未来的发展方向进行展望。 一、高速公路软基处理研究背景 近年来，随着经济建设的不断发展，我国基础设施建设的规模愈来愈大，高速公路也迎来了大发展的崭新局面。1988 年 10 月全长 18.5km的沪嘉高速公路建成通车，此后，又相继建成全长 375km 的沈大高速公路和全长 143km 的京津塘高速公路。自 1990 年以来，我国高速公路建设进入了快速发展期，一大批高速公路相继建成通车，
2、2003 年全国交通基础设施建设投资又创历史新高，高速公路通车总里程突破 3 万公里，稳居世界第二位。交通部于 2004 年提出未来 20 年公路发展的远景规划，将在 2030 年之前建成 85 000 公里的高速公路网。高速公路的建设地域已从沿海、平原等经济发达地区向内陆腹地、山区发展。然而，受地理位置的限制，许多高速公路不得不修筑在软弱土地基上。由于软弱土地基具有的强度低、压缩性大和明显的触变性等不良特征，对于路基危害很大。因此，在路基设计与施工中，必须给予充分的重视，根据实际情况，因地制宜地处理，以提高地基的强度，减少其压缩性，改善其稳定条件。 我国地域辽阔，有各种成因的软土层，如东海、
3、黄海、渤海的滨海相沉积土；长江、珠江、闽江中下游的三角洲相沉积土；洞庭湖、太湖、洪泽湖、滇池的湖相沉积土等，其分布范围广、土层厚度大。这类软土的特点是含水量高、孔隙比大、抗剪强度低、压缩系数高、渗透系数低、沉降稳定时间长。在这类地基上修建高等级公路，若地基不经处理或处理不当，将会引起道路质量的降低甚至破坏。据调查统计，在世界各国土木、水利工程事故中，以地基问题处理不当引起的最多。而且，因地基问题造成的事故一旦发生，轻者影响使用，重者危及生命财产的安全，并且补救比较困难，补救工程费用很大。如日本的常磐高速公路神田桥自 1986 年 09 月 20 日通车后，19 个月平均每月补修一次错台，严重影
4、响了路面质量和通行能力；我国沪嘉高速公路、湖北汉宜一级公路等通车后，由于软土沉降等问题，使路面开裂，桥头错台，错台大者可达78cm，使行车速度大为下降，一直小修不断。随着高等级公路的修建，软土路基问题越来越突出，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。二、我国高等级公路软基处理研究现状 1、软弱地基基本特性的研究 软弱地基主要是指呈软塑和流塑状态的粉土和粉质粘土，是在地表下相当深度范围内存在软弱土。软弱土的主要物理力学指标表现为：天然含水量大于液限，天然孔隙比大于 1.0
5、，塑性指数 20 左右，不排水抗剪强度小于 30kPa，压缩系数 a1-2 大于 0.5MPa1。这类土具有压缩性高、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。因此，不能作为永久性大型建（构）筑物的天然地基。软弱地基在不同地区或在同一地区的不同路段，表现出的工程特性有较大的差异，如在软弱土厚度较大的地区，表层在长期气候的影响，含水量减小，在收缩固结作用下，其表面形成所谓的“硬壳” 。该硬壳层具有中等或低的压缩性，较高的强度。在工程上如何利用这一硬壳层，节约工程造价，积累了一定的经验。 2、高速公路软基处理的实例研究 近年来，随着高速公路大规模的建设，工程中遇到
6、的软基问题愈来愈多，在软基处理的过程中，对软土的性质、基坑开挖稳定性及其地基加固技术的研究日益深入，在软土加固的工程实践及桩基或其他类型基础的设计和施工等方面,积累了丰富的经验和大量的资料。可以说，公路软基处理的方法可涉及到所有的地基处理方法。软基加固技术由最早的采用填土缓速平衡碾压、生石灰桩、浅层换填等方法发展到下述的主要的处理方法：(1)排水预压法；(2)粉体搅拌桩深层处理法；(3)轻质路堤；(4)垫层及浅层处理；(5)自重预压，超载预压；(6) 化学方法；(7) 土工织物等加固技术；(8)砂桩、碎石桩等。国内外的软土地基加固方法归纳起来已达几十种，但目前仍然处于新老方法不断完善和发展的阶
7、段。不论采用哪种方法，就其原理说不外乎分为以下几类：(1)改良土质；(2)换置；(3)补强。从以上的软基处理方法在工程实际中的应用情况来看，对其效果评价不一，由此看来，在如此众多的软基处理方法中，要采用哪一种方法效果较好、施工方便、又节省资金，这无疑也是软基加固处理中的一个关键问题。 3、软土地基加固方案选择的研究 高速公路对地基变形量的要求很高，一般要求在使用期内路堤的工后沉降不超过 30cm，路桥搭接处不超过 10cm。大量的工程实践证明，软土地基加固工程成败的先决条件之一是地质资料的可靠性。地基加固的费用可占总投资的 1/3，甚至更大，所以选取经济、有效的加固方案非常重要。要想确定科学合
8、理的加固方案，除了 设计上重视工程地质调查外，应尽可能采用精密和现代化的勘探仪器与手段，获得准确数据，综合考虑土的特性、产生压缩变形的机理、加固方案和质检的难易程度以及施工队伍的素质等条件。 软土地基加固处理技术比较复杂，地基的沉降过程长达几十年，为使软基加固处理取得长远的效果，应尽量采用理论上成熟、计算方法完善的加固处理技术。 经过多年的实践，可以得出如下经验：(1)强夯对于以泥炭为主的软土层，仍然是有明显效应的；(2)对于基础面积较小的软粘土地基，如柱基、墩基等，采用强夯，即使不能形成良好的排水通道，产生周围隆起，但也能达到强迫预沉降、强迫换土的效果。(3)软粘土采用强夯，最好配以较疏的砂
9、井，而砂井的井径，尽可能采用较大直径，以加强压密排水效应。(4)软粘土采用强夯，孔隙压力消散迟缓，相邻夯点，先后夯击的间歇时间，常需达到 3 周5 周，如果平均按一个月计算，则整个施工期间，必须在 3 个月以上。 三、高等级公路软基处理研究存在的问题及展望 目前公路软基处理的研究己经达到了相当的水平和规模。但从国内、外现有资料来看，仍存在着一些不容忽视的问题，因此，结合当前公路软基处理研究的现状,应在相应的方面加强研究。 1、 数值计算技术没有充分表现出其优越性。 因为以太沙基(Terzaghi)的经典土力学为基础的理论公式法仍被广泛应用，所以在实际工程应用的研究中应将深入开展软土地基沉降计算
10、方法的研究和数值计算方法的实用研究作为今后的工作重点。 2、 地基加固新技术的研究还不够，应加强复合地基的应用及其研究。 对于软土层厚度较大，深层土体强度很难改善时，复合地基能将外力较合理地传递给全土层，并按桩（柱）体刚度和置换率的不同，承担不同的外力，减轻土直接受力的负担，不必对较难改善强度的深层软土进行加固处理，如采用深层搅拌桩、预制桩法均可形成复合地基，工程实践证明效果很好。 3、 地基处理方案的决策分析研究不够，目前的方案选择基本上停留在人为凭经验选取阶段。应加强公路软基处理方案的决策分析，对软基处理方法进行优选。使目前人为定性决策方法数值化、科学化和智能化。 （1）加强公路软基处理的
11、系统化研究。近年来，大量出现的实例研究为系统性的理论研究提供了基础，应着手对这些实例研究资料进行系统化的研究，对软土的工程评价，处理方法的选择等都具有重要的理论和实践意义。 （2）应用系统工程( system engineering) “ 量化评分” 法进行软基处理方法的选择。因为不同地区的土层厚度、分布、质量有所差异的，地基处理在技术、造价、时间和施工难度上均是不同的，所以只有对具体的工程地基加固采用系统工程“ 量化评分” 法进行分析、优选，才能收到较好的效果 。如上海新港址软基处理方法选择， 上港十四区对多个试验成果进行优选， 均采用系统工程的量化分析理论，得到有关专家的好评。 （3）提高
12、公路软基处理研究的智能化水平，研究表明，在工程领域，寻求最优解往往很困难，获取满意解不失为一种合理的选择，人工智能方法是目前获取满意解最好方式之一。 4、地基处理方法的选择应与环保问题结合起来。 5、地基处理效果的检测技术有待进一步发展。 6、经济快速的处理方法是有生命力的处理方法。随着工程建设的高速发展，要求对地基的处理速度要加快，周期要缩短；再由于建筑市场的开发，往往经济实惠的方法较易被市场所接受。因此经济快速的加固方法仍然是今后发展方向。 参考文献： 1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 2曾国熙等地基处理手册M北京:中国建筑工业出版社，1988 3王国体，方诗圣，潘恒芳复合地基理论与其工程应用J.合肥工业大学学报，2000（6）：10091012 4李坐山石灰桩粉喷桩在高速公路上的应用J东北公路，2001（4）：2930 5郭耿新沪宁高速公路软基处理方法优选J地基处理，1996（1）：2328 6陈希哲土力学地基基础M北京：清华大学出版社，2006.
