公路改扩建中软土地基勘察及处理思路

张晨

（十堰市路纬交通勘察设计有限公司，湖北十堰 442000）

1 引言

为满足公路建设需求，保障行车安全，许多已建成的公路都需要进行改建，这就需要根据公路的实际情况和条件进行分析和设计，对施工中的各个关键问题和可能出现的矛盾点进行有效的解决。其中，软土地基的勘察设计是决定旧路改扩建工程能否顺利进行和工程质量能否保证的关键。

2 高速公路软土地基勘察及处理要点

2.1 合理选择勘察方法

勘察工作是软土地基工程正式开工前的重要环节，随着科学技术的进步，勘察工作的效率和质量得到了较大的提升。通常在勘察阶段，勘察方法的选取要根据现场实际情况而定，由有关主管部门在天气条件良好的条件下进行勘察，并在合适的温度下进行土壤颗粒间隙和含水率的测定[1]，保证勘察数据的可靠性，然后编制勘察报告，为后续阶段的工作提供依据。

2.2 严格控制地基沉降量

地基沉降是公路建设中普遍存在的问题，严格控制沉降量可以保证道路建设质量。但若前期软土地基处理质量不佳，可能会使地基、路面产生较大的沉降，影响通行安全。以往软土地基产生的沉降量过大以及不均匀沉降问题与软土地基的勘察设计工作存在着较大的关系，因此，勘察设计部门在勘察设计过程中重点围绕沉降问题进行防范，适当增加一定量的轻质材料，如粉煤灰和气泡混凝土，以此减小地基荷载，减少地基的沉降量[2]。

2.3 加强地基土固化处理

在软土地基施工时，不仅会受到自身土质的影响，还会因施工区域地理因素的影响而发生变化。因此，在施工时应注意提高固化处理力度，降低因含水率高、孔隙率大等因素而导致的土质过软问题。在常见的软土地基固化处理过程中，会选择石灰材料，利用石灰与水接触产生的化学反应来降低其含水率，同时，在石灰与水反应后，会生成较多的氢氧化钙，可以使地基材料中增加氢氧化钙含量，进而提升地基的强度与整体稳定性。

3 项目背景

某高速公路是一条双向四车道高速公路，设计时速为120 km/h。现有路面宽度已经不能满足通行需要，需要在原基础上拓宽16 m。在对其加宽设计中，根据公路两侧用地条件及地形地貌特征，采取了两侧拼宽的方法（单向8 m），拓宽后的路面宽度由原来的26 m增加至42 m。通过现场勘察，发现该项目沿线地貌单元类型较为单一，地势较为平坦，未发现滑坡、塌陷、崩塌、岩溶等不良地质现象，但也有一些属于特定岩土的液化土、软土，因此，必须进行相应的试验研究，并制订出一套合理的地基处理方案。

4 软土地基处理要求

在线位区域，部分路段分布有软土，多集中在30~38 m深的地下区域，厚度在10~23 m，经勘察，软土的主要力学指标见表1。

表1 软土的主要力学指标

根据旧路施工图数据，该段旧公路的软土治理长度为1.137 km，主要采用了超载预压的方法。根据现场调查，该项目的路基填筑高度普遍比较高，一般路段的路基填筑高度为3~5 m，桥台处为3~8 m。该路段在10年间的运行中，线路的线性度总体上比较平稳，没有明显的沉降差异，整体地基沉降量较小，路面使用情况良好。

为防止新旧路面由于沉降差过大导致大范围纵向裂纹，必须根据实际情况控制沉降量。为了防止旧地基因水位下降引起地基土有效应力增加，进而引发附加沉降，对于临近水塘、河流等路段，必须进行排水、隔水处理。

5 软土地基沉降及稳定性计算分析

对软土地基进行处理，首先需要从其稳定性和沉降量两个方面进行分析。本文应用有效固结应力法对地基的稳定性进行分析，并应用分层综合法对地基沉降量进行计算，通过经验修正系数进行了修正。以太沙基一维固结理论为依据，设计荷载等级为公路-I级，路堤填筑土的容重为18 kN/m3。

拓宽改建公路拼接处的沉降标准是：地基加宽后的沉降量不超过15 cm；工后路面的水平坡度变化控制在0.5%以内。

在初步勘察地质数据的基础上，结合实测沉降情况，对全线老旧公路加宽段的代表性钻孔进行了沉降计算，并对典型地段的沉降量进行了分析，计算结果见表2。

根据表2中的沉降计算结果，对于软土区域填土高度小于4.5 m的路段，基准期（工后沉降基准期为334 d，其中，路基施工期为183 d，路基预压期为122 d）的总沉降和施工后差异沉降量均能满足设计要求；在基坑开挖深度超过4.5 m的情况下，基准期内的总沉降和施工后差值的斜坡均能满足设计要求[3]。

表2 旧路拓宽典型路段沉降计算

高路堤往往会出现路堤稳定性问题，尤其是河道水位的变动对路堤的影响较大时更是如此。该项目粉土段和粉砂段的稳定性安全系数均在2.0以上，达到了设计指标要求，临塘段不需进行防渗处理。

6 软土地基处理方案的选择

在软土地基施工过程中，一般采用浅层换填、超载预压法、轻质路堤、混凝土搅拌桩、砂砾桩和PC管桩。砂石换填方法具有施工简便、快捷、造价低的优点；超载预压法施工简单，工期较长，且有二次输送的问题；轻质路堤（轻质泡沫）对周边基础的影响较小，能够达到沉降要求，但造价较高；各种桩基础复合地基的施工技术较为复杂，对环境造成一定的影响，且成本高[4]。根据工程的具体情况，对各种基础处理工艺的造价进行了估算，见表3。

表3 软土地基处理方案的工程费用

超载预压是解决浅层软黏土的首选方法，施工方便、成本低，经济效益高。轻质路堤（泡沫轻质土），可以降低地基的自重，在软土层较深时，其应用可以降低地基的沉降量，提高地基的稳定性。EPS作为路堤的轻质填料，不仅造价昂贵，而且对其路用特性和具体施工工艺的研究也不够深入，限制了EPS在公路上的使用。

通过对比分析，建议结合采用碎石土换填、超载预压、泡沫轻质土路堤等方法。本项目结合不同地质分区、不同特性的软土，以及填土的高度，采用综合处理的方法。大多数不存在软土的路段，不需要特殊处理。

为提高临近水塘高速公路路段的整体稳定性，在地基的每个台阶上均设有一条单层土工格栅。在高填方路段，以及河塘边缘与原道路的坡脚距离不到3 m路段，为避免抽水清淤施工而影响地基的稳定性，宜采用直接填埋的施工方法处理塘底淤泥，可以首选采用轻质发泡土作填筑材料[5]。

7 结语

综上所述，由于土壤中自然湿度大，含水率高，软黏土的硬度和强度都比较低，加之气候等原因，各地区的软黏土特性也各不相同，软土地基处理是道路建设的基础和核心建设中需要重点处理的问题。通过对软土地基勘察设计中的一些关键问题进行分析，确定了软土地基的设计要求和软弱地基处理方案的选取，以确保设计方案的正确性，并且要注意选用科学合理的施工工艺，保证软土地基处理的效果，从而提高整个公路工程的质量，促进我国的公路建设的发展。