高速公路软基处理中的复合地基技术

郭王振

【摘要】本文主要介绍了各类复合地基的应用范围及其在高速公路软基处理中的适用性， 探讨了复合地基用于高速公路软基处理的适用路段、技术要求和处理方案设计要点，。以为广大施工和技术人员提供可参考意见。

【关键字】高速公路；软基地处理；复合地基技术

道路软基处理尽可能早期进行，这样才有充分的间隔时间使软基达到沉降稳定状况，以便进行施工填筑。福建罗长高速公路的长柄段突然发生坍塌，就是由于地下软基承载力不够，突然变形推移，导致地基突然塌陷，所以软基处理非常重要。

一、复合地基处理技术概述

在软基处理实践中， 常按一定的间距和分布在软土层中打设许多桩柱以形成“复合土层”， 由复合土层组成的地基即为复合地基。复合地基是相对于天然地基而言， 它的实质是考虑桩、土共同分担作用， 这无疑比仅仅认为荷载由桩体来承担要经济。组成复合地基的桩柱很多， 如碎石桩、挤密砂桩、深层搅拌桩（有粉体和浆液两类）、石灰桩、高压旋喷桩、土桩和灰土桩等， 这些桩按成桩后桩体的强度（或刚度）可分为柔性桩（如碎石桩和砂桩等）和半刚性桩（如深层搅拌桩、高压旋喷桩等）。柔性桩只有受到桩周地基土体的支撑才能成型， 因此要求原地基满足一定的强度条件， 施工时一般应在加固范围外侧设保护桩； 半刚性桩的性质介于刚性桩和柔性桩之间， 水泥（或石灰）掺入量的大小将直接影响桩体的刚度， 施工时一般无需在加固范围外侧设置保护桩。

二、工程实施要点

1、适用路段

除复合地基方案外， 国内外尚有多种软基加固技术， 各种方案都有其适用性， 应结合具体条件加以选用. 对于高含水量的软粘性土公路地基， 充分利用路堤填土自重（ 必要时可超填） ， 采用预压排水加固方案. 在容许工期内使大部分软基沉降在修筑路面前完成是经济有效的， 体现了以时间换金钱的原则.因此， 总是优先考虑预压排水加固方案. 但是， 某些关键路段对地基沉降要求较高， 在容许工期内采用预压排水加固方案难以达到工后沉降要求时， 则宜考虑可缩短工期的复合地基方案， 以使这些路段按时建成， 早日发挥公路全线的运行效益. 总体上， 在高速公路软基处理中， 复合地基有其主要适用路段。在高速公路软基处理中， 复合地基一般适用于下列路段：

（ 1） 高填方桥头路段： 对桥头高路堤下的厚层软土地基， 若采用排水方案， 即使预压期较长， 也难以达到工后沉降标准（如10cm ）， 易形成台阶， 路面要随着沉降的持续发生而不断整修或干脆修过渡路面， 化费很大的修復费用或重复投资。采用复合地基方案并结合搭板过渡能较好地解决这一问题， 处理范围以沿路线方向台背附近20～ 50m 为宜， 具体视桥梁规模路堤填高和软土厚度确定。

（2） 横穿公路构造物路段： 主要是箱涵、盖板涵和箱形通道路段， 处理范围为构造物基底及沿路线方向基础边缘外侧约5m。至于管涵软基， 因每个基础需打设的桩柱数量很少， 相对的机械设备搬迁费等较高， 从经济角度考虑， 应慎用复合地基方案， 设计时为减少沉降， 可在管基下面设置一定厚度的砂砾垫层， 并宜设计顺应沉降构造（指预留拱度和沉降缝）。如在沪宁高速公路软基处治中，是按以下原则进行： 对总沉降量小于40 cm的圆管涵， 地基不作特殊处理， 但需设置预留拱度， 相应于路基中心线点的预留量大小为计算总沉降量的1 /3～ 1 /2； 当总沉量大于40cm 时， 原地基先与两侧路堤一起填土预压，预压期完后再开挖修建管涵。

2、处理方案

（1）桩长与平面布置

桩长设计以经济合理、满足沉降量和承载力的要求为原则， 并应结合场地工程地质条件确定. 当软土不太厚时（ 约10 m） 可穿透软基， 考虑到现有桩机的能力等因素， 粉喷桩和碎石桩的设计桩长一般不宜大于15 m. 桩体的平面布置通常有等边三角形和正方形两种. 粉喷桩的设计桩径通常为50 cm， 碎石桩的直径通常为80 cm， 桩间距可通过计算确定. 另外， 针对不同类型的桩体， 在路堤与桩体之间应设置相应的垫层。

（2）不同结构物和路段处理方案

1）桥台台后路段复合地基的设计应注意主次分明、均匀过渡. 沿路线方向设计可分为

两个部分. 桥台搭板区是对不均匀沉降最敏感的部位， 应采用较小的桩间距和较大的桩长， 这一部分设计长度应包括整个搭板， 并不宜小于10 m； 紧接后面路段为过渡区， 可采用中等的桩间距. 另外， 路肩外侧路基部分， 其桩柱间距宜相应于内侧适当增大， 桩长也可适当减少.

2）涵洞与通道对地基的承载力要求， 由其基底平均压应力大小确定. 箱形涵洞和箱

形通道为整体性好的钢筋混凝土结构， 刚度大， 基底压力较小， 因此对软基的适应性较强津塘高速公路等桥涵设计经验， 此类结构对地基的容许承载力要求一般不超过120 kPa. 因此， 复合地基设计时， 可采用较大桩间距. 盖板涵因其涵身和基础均为素混凝土结构， 下部构造尺寸较大， 刚度和整体性也较差. 根据广深珠高速公路构造物设计通用图， 其对地基的容许承载力要求为200～ 300 kPa. 因此，在复合地基设计时， 应采用较小的桩间距. 另外， 采用复合地基支承时， 涵洞或通道与两侧路堤间的差异沉降较大， 会造成路面与涵面的错台及涵面拱起的驼峰现象. 因此， 设计时宜在涵洞基础加固范围外沿路线方向两侧， 各增设约2 排桩柱. 桩间距宜适当放大， 桩长也可适当减短， 以使沉降均匀过渡。

结 语

复合地基在高速公路软基处理中的应用， 是一个重要而复杂的应用性研究课题. 本文对此仅作了初步探讨. 随着我国高速公路扩建项目的不断上马， 复合地基在公路软基处理中的应用比重越来越大. 许多关键技术， 如新的工后沉降控制标准问题等， 都有待于今后进一步深入研究。

参考文献

[1]JTJ017— 96中华人民共和国行业标准.公路软土路基设计与施工技术规范.

北京：人民交通出版社，1997

[2]刘玉卓.公路工程软基处理.人民交通出版社

[3]张诚厚等.高速公路软基处理.中国建筑工业出版社