公路工程施工不良路段路基加固的处理方法

（六安市交通公路实业有限公司，安徽 六安 237000）

随着社会经济的快速发展，公路工程建设加快。我国地域广阔，各地区地质情况不同，软土地基广泛分布于沿海山区等地，软土具有压缩性高，渗透性差等特点，在附加应力下因压缩变形产生沉降，往往遇到地基沉降不均，地基承载力低等问题。实际工程中要加大对天然地基处理，软基处理对工程质量有很大影响，关系到投资单位经济效益，目前软基处理主要方法有排水固接等方法，高速公路对沉降变形提出很高的要求。过大工后沉降造成桥头调车等问题，需要针对工程实例进行设计施工检测研究。不同成因软土具有相同性，体现在抗剪强度低，透水性差，天然含水量高【3】。高速公路建设处理技术难题是高路堤引起短期难以稳定地基沉降，高速公路采用全封闭形式，根据沪宁等高速公路情况，每200-300m间隔有通道，上海地区路堤高度超过2.5m，产生明显沉降，路堤高度2.5-3m为临界高度，路堤高度在接近6m时以建桥为宜。高路堤特征是沉降大，取决于高路堤荷载与地基强度相对稳定。高速公路设计路幅宽大于26m，高路堤纵横分布面积较大，层状分布软基刚度对地基变形产生影响。

1 公路工程软土地基特性研究

路基是地基上条状结构物，软基建造建筑物会遇到稳定等工程问题，个别路堤对沉降要求高，不均匀沉降会造成路面沉陷。地基抗剪强度不足支撑上部结构物自重，使得路堤失稳，影响结构物使用。新路基沉降量包括固结、瞬时与三次固结沉降量【1】。固结沉降量占总量的大部分，计算成果对确定重沉降量有重要影响。瞬时沉降量由于土的剪切变形引起侧向挤出产生附加沉降，要确定路基沉降预压时间，满足工后沉降量要求下确定路面时间。

软土在我国滨海平原，湖盆地周围有广泛分布，软基上修建高速公路需进行加固处理，如对软基处理不当会导致路面失稳，软基处理关系到工程质量进度。软土地基是地基承载力达不到构造物要求承载力，后期使用中由于地基原因使得地基失稳。软土地基包括淤泥质黏土，亚砂土组成地基，松散砂土，杂填土及高压缩性土构成特殊地基，处理不当会对结构物造成不良后果。《港口工程技术规范》定义软土是塑性指数大于3的粘性土。软土地基在我国分布广泛，大多成型于天然，南方地区江河湖泊等处成为工程软地基【2】。软基具有很大危害性，可能造成构造物破坏影响使用，许多建筑物遭到破坏原因为软地基。意大利比萨斜塔百年不倒，原因是地基不均匀沉降所致。

公路是一条带状的承受动静两种荷载的特殊人工建筑物，由于使用要求高对地基要求高，公路建设会经过大量软土地区，软基处理不当会导致路堤失稳，路中心沉降过大引起路基路面横坡变小等问题。从高标准使用要求出发，合理处理软基成为公路建设的重要环节。软基具有很大破坏性，外在荷载加在土基上可能出现有害过大变形等问题，应视为软基处理，按处理部位分为地基与路堤处理。

我国软土按成因分为四大类，国内外各行业对软土定义不同，广义上软土是强度低的软弱土层，以天然孔隙比为特征结合其他指标分类。我国各地

2 公路软基加固施工技术

软土地基在地表荷载下沉降需较长时间，施加荷载初期沉降速率加大，随着时间延长沉降趋于稳定，高路堤沉降具有沉降速率增大阶段，高路堤施工中荷载不断加大，路堤达到设计高度沉降速率减小。根据高路堤特点，软基破坏主要是路堤边坡滑动失稳，大多由于路堤边坡过陡等原因引起【4】。高速公路高路堤施工较慢，可满足地基超孔隙水压力消散，边坡过陡产生较大剪切变形，应对路堤边坡范围内地基加固，提高地基抗剪切能力。

根据工程需要，软基处理理论不断发展，常见地基处理方法包括换填发，强夯法，灰土桩法等。由于高路堤特点，地基处理面积较大，并非所有地基处理方法都在高路堤工程中适用。软土在我国滨海平原，河口三角洲等地有广泛分布，软基上修建高速公路需要进行加固处理，否则会导致路基过量沉陷。软基处理方法按滑动破坏处置与按沉降处置区分，稳定性处治方法分为垫层处理法，慢速加载法等；沉降处治方法有路堤加载法，垂直排水法等。稳定处治方面有效的有挤密砂桩法，加固土桩等。

垫层处理施工通常采用松软过湿地表面，由于地基表面采用排水使地表层强度增加，保证重型机械通行。在软基上铺0.5m厚排水层，形成填土底层排水，提高地基强度，软土层顶面铺设排水砂层，使软基在填土荷载下加速排水固结。排水砂层对基底应力分布无显著影响，但可缩短固结过程。砂垫层适用范围为入土层不厚，砂垫层厚度为0.6-1m，根据软土层厚度确定。砂垫层材料宜采用洁净粗砂，将其中植物清除；采用天然级配砂砾料，砾石强度不低于四季。砂垫层施工中对砂粒洒水，压实厚度适宜为15-20cm，采用砂砾石砂垫层应宽出路基坡角0.5-1cm。

施工中填土使土基产生滑动破坏达不到要求时，填方路堤平衡反压填土，利用反压护道法用地宽度增加，在用地困难，难以得到廉价填土材料下不经济，大多用于施工中明显出现不稳定填方时作为应急措施。控制填土速度可期望随着地基固结增加地基抗剪切强度，由于不需特殊施工机械，工期足够情况下慢速加载方法经济。垂直排水法原理是软基在路堤荷载下水从孔隙中排出，随着超静水压力扩散，地基土强度增大。垂直排水法用于解决软基沉降问题，可使公路运营期间不发生过大沉降。垂直排水法由排水与堆载系统组成，堆载系统为路堤填料填筑，可采用真空预压法用于软黏土地基。

3 公路软基施工工艺

软土地基处理方法有很多，具体工程地质条件变化对地基处理要求不同，施工部门采用机具材料不同，应从地基条件，处理范围等方面综合考虑确定合适的处理方法。软基处置工程费昂贵，选择方法错误达不到良好效果。需注意选择经济施工方法，深厚软土地基可铺筑临时路面。施工中需注意施工质量检验，施工期间按要求做好监测工作，在开发新地基处理方法时，在大硅胶模施工前进行现象实验检验可靠性。

软基处置包括详细检查，现场监测等环节。首先要做好施工材料控制，生石灰最大粒径小于0.2cm，氧化镁含量不小于85%；水泥采用普通水泥，严禁使用国企受潮劣质水泥；粉煤灰化学成分中要求二氧化硅含量大于70%，石膏粉作为掺加剂有利于提高强度，固化剂需通过室内实验检验符合设计要求。浆液固化剂与粉体不同，浆液固化剂主机为深层搅拌机，配套机械有灰浆拌制机，灰浆泵等。粉体固化剂主要为粉体发送器等，钻机要求动力大，适合大直径钻头成桩，具有翻转提升功能。粉体发送器要求满足定时发送粉体材料，空气压缩机根据工程地质条件选型，风量不宜过大，搅拌钻头保证反向旋转提升对柱中土体有压密作用。

软基处理施工工艺包括定位，预搅下沉，钻杆提升等。首先调整导轨垂直度，启动电机，空气机送气，注意工作中电流不大于额定电流；粉体发送器送灰至喷灰口，按规定提升速度提升同时搅拌。为保证软土与固化剂搅拌均匀，关闭灰浆泵后将钻杆下沉至设计要求深度。施工中应注意浆液固化剂按预定配比拌制，制备浆液不得停置时间过长；泵送浆液前管路保持超时，现场制浆配备专人记录固化剂泵送始终时间；保持送浆连续性，为防止浆液凝结堵管应拆卸输浆管清洗。

4 公路不良路段施工处理方法

4.1 安徽沿江公路工程概况

安徽沿江公路建设中遇到复杂工程问题，针对不良地质水文情况，恶劣山区筑路环境进行实践探索。沿江公路是安徽公路路网重要部分，全长153.78km，通过路线复测了解地质不良路段多，全线共39.78km，大部分处于新线，路线最大挖深32.2m，施工难度大，所经地区地表多为较厚腐殖土，下层0.5-4.0m为风化砂粒，由于沿线地处山岭重丘地区，坡积物分布较多，涎流冰等病害较多。路线所经地带地面主要为地表水，地下水以潜水为主，河滩覆盖中砂等，影响路基稳定。

沿江公路地处山岭重丘区，不良地基较多，特征体现在不良地基土质多为淤泥黏土，具有强度低，有机质多等特性；地质不良地基多分布于山区山涧谷底低洼地带，地表植被多为树木等天然植物；淤泥厚度多在3米以内；土质不良含水量大的软基受到地基受自然因素影响，冒泡导致路基失稳。80年代前高等级公路建设规模小，已建成公路使用效果较好，但因基础处理方法不当出现严重破坏现象。90年代高等级公路建设规模加大，新标准规范出台，施工机械化水平提高，对提高地基处理质量起到重要作用。公路开工初期通过详查了解到地质不良路段多，建设指挥部为完成复杂隐蔽工程对不良地基处理，组织有关人员按路线纵断面到不良路段现场调查情况。

4.2 高速公路不良路基处理方法

根据施工前地勘报告，工程填方路段地质特征为泥质填方段，含水量大，填方路段路基为软基。在不良路段施工中，为保证工程质量，针对挖方路段不良地质状况采取处理措施。根据施工出现情况，对填方路段采用袋装砂井排水法地基处理，为保证砂并打设质量，施工中遵守有关施工技术规范要求。采用直接填筑垫层，换填处理，抛石挤淤超载压力反压护渣等技术措施有效处理工程不良地段。

软土是近代水下沉积饱和粘性土，具有渗透性弱，压缩性高等特性，天然含水量Wn≥w1，压缩模量Es＜4000kpa，不排水抗压剪度Cu＜30kpa，天然孔隙比e0＞1，软基处理是控制物理力学指标，袋装砂浆等排水固结法可解决软基问题。软黏土固结所需时间与排水距离平方成正比，加速地基固结有效方法是增加土层排水路径。在含水量大，压缩性高的软土地基中打入砂带为排水通道，缩短排水距离。上部荷载下产生附加应力使孔隙水通过砂井排出地层外，大大加速地基固结。排水固结法是处理黏土地基的有效方法，沉降问题是使地基沉降在加载预压期间基本完成，使构筑物不产生不利沉降。稳定问题是加速地基抗剪强度增长，提高地基承载力。袋装砂井排水法优点是成本低。

袋装砂浆排水施工考虑砂井两端头灌砂打结需要，灌砂逐段灌满，预装砂井便于质量检验，过去一些砂井质量问题由于灌砂率不足，导致排水效果不理想。桩管断面尺寸要减小，壁厚不小于8mm，减少施插对土层扰动，软土导层施工时可使用双管机，施工中双管机效率不高，由于机组人员配备少，双管机缺点是土层中有试块难以施插影响打设速度。为防止泥浆挤入管内采用定装置，使用桩靴根据土质情况确定，必要时需配合适当桩头，达到防止地下泥浆注入管内现象。换填处理适用于路基填土高度在2m以下矮路堤，挖除深度控制在60-80cm厚渗水性较好山皮石，每层填料厚度不超过30cm分层填筑。

5 结语

公路地质不良地基处理按淤泥实际长度进行挖出处理，分层回填天然砂石，煤矸石等隔水性好的粗颗粒材料，有的用重型光面压路机补压，由于提前处理，填筑路堤，未发生变形等情况。采用袋装砂井排水法处理软基路段，从处理前后路基密实度实验检测结果分析，施工方法具有简单高效等优点。泥质粉砂岩挖方路段，可采用透水性材料置换法，必须与排水渗沟结合，避免被置换区形成水囊。