湖南交通职业技术学院 410004
摘要：软土地基是高速公路建设中的常见病害，利用塑料排水板技术处理软地基，是一种行之有效的施工方法，它可以在软土层中形成竖向排水通道将地基中的水排除，以增加作用于土颗粒的有效应力来加速地基固结沉降，达到提高地基承载力的目的。本文以广佛肇高速公路A段为研究对象，对项目的地质情况、施工方案及监测手段进行了阐述，并对塑料排水板施工工艺、要点进行了分析，采用双曲线法对地基的工后沉降进行了预估，结果表明：采用塑料排水板法结合预压堆载的方法，可有效解决该路段的软土地基沉降问题，节约了资源、加快了工程进度，对类似软土地基的处治具有一定的参考价值。
关键词：软基处理；沉降固结；塑料排水板；施工工艺
0引言
高等级公路目前较为常用的软基处理方法超过十多种，在选择和使用软基处理方法时，须根据工程的现场实际情况对施工工艺、材料、设备进行一些必要的改进，或者将几种方法联合起来使用。日渐丰富的软基处理方法，需要行之有效的、全面的效果评价。对于高等级公路建设，更为关心的问题是施工期间地基的稳定与变形、运营期地基长期变形情况，以及工后沉降的大小，通过获取大量的软基监控资料，结合地质钻探进行前后土样物理力学性质对比，可较为全面、准确地对软基处理效果进行分析和评价。因此，软土地基的处治和监控在高等级公路建设中尤为重要。广佛肇高速公路A标段的诸多不利因素给软基施工和管理工作带来了巨大挑战，这些因素使得全面进行软土地基的处治和施工质量监控非常必要。
1.工程概况
广佛肇高速公路是肇庆市“三纵四横”高速公路网中的三横。项目起于广州华南快速三期终点，经四会大沙、鼎湖区、端州区、高要市禄步镇、德庆县、封开县，终点往西延伸接广西的梧州环城高速，全长约177.3公里。广佛肇高速公路第A标段线路的起讫点桩号为K2+900~K39+600，总长度为36.70km。采用高速公路标准修建，设计时速100km/h，双向六车道，路基宽度33.5m。
广佛肇高速公路A标段具有以下特点：⑴工期短。全线各标段2014年8～9月间全面动工，计划2016年12月建成通车，建设周期不足两年半；⑵标准高.采用高等级公路建设标准，公路建设标准较高；⑶工程地质条件差。由于该段穿过鱼塘较多，沿线普遍分布有软土地基，该类软土具有含水量高、压缩性高、渗透性低、天然强度低的特点，是典型的珠江三角洲地区软土。
本文依托的工程软基主要分布在K4+318.8～K8+392.5段。软土广泛分布于冲积平原区冲积层中，深度变化大，厚度变化大。从平面上看，淤泥质土基本分布于此段路基中；从竖直方向上看，软土多与粉质粘土共同出现，局部地段有两层软土出现。单层软土厚度一般为0.5～24.2m。软土物理及力学性质如下：天然含水率ω=38.3～99.7%，孔隙比e=1.007～3.36，压缩系数 ，固结系数CV=1.8~8.6×10-4cm2/s，直接快剪粘聚力C=3.8～12.1kPa，内摩擦角φ=2.75～8.19°，固结快剪粘聚力C′=12~17.2kPa，内摩擦角φ′=4.9~10°。
2软基处治及监控方案
2.1软基处治方案
针对依托工程软土地基的复杂工程地质条件及工程具体要求，并结合国内外软基处治成功的经验，对软基路基段软土地面埋深小于3m的一般软基路段，直接采用换填处治；对于软土底面埋深大于3m的一般软基路段，采用塑料排水板+堆载预压处治。
2.2观测断面设置原则
根据规范《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》中第7.6.10条稳定性观测要求，并结合公路建设的现场观测要求和广东地区高速公路建设的实践经验，对观测断面制定如下原则：观测断面间隔100～200m，最好控制在150m内。
2.3断面布置类型
根据广佛肇高速公路A标段软基路段施工设计图和各施工断面的具体情况，在进行认真分析和广泛讨论的基础上，确定了观测断面的布置类型，即：对于主路填筑路堤路段，整个断面布置3个表面沉降观测点，其中路中1点，两路肩各1点。
2.4沉降板的埋设
⑴沉降板制作
地基表面沉降观测点由沉降板、测杆等组成，加工制作要求如下：①沉降板几何尺寸为600mm×600mm×9mm，一般选用普通钢板。制作时中心部位安装一个螺丝，或直接焊制一个螺丝接口；②测杆一般采用2"（管内径标称50mm）的自来水钢管，每节长度可控制在50cm～100cm之间，两头制成螺纹接头；③测杆与沉降板通过螺丝连接，并用3根Ф10mm的钢筋呈三角形将测杆与沉降板焊接牢固。测杆应随路基填筑高度的变化及时接长；④套管采用PVC套管。
⑵沉降板的埋设
沉降板在铺设土工格栅（土工布）之前埋设，埋设在砂垫层底面附近，即在埋设点挖一个平面尺寸大于700mm×700mm的土坑，坑内用中粗砂整平压实，将沉降板平放在坑内，用水平尺校正其水平后，回填土整平压实，埋设时，注意避开主盲沟和主要线路及设施等。路堤开始填筑时，应保护沉降板，在沉降板周围1m范围内采用人工填筑压实。
2.5表面位移（位移桩）
软基路段的表面位移主要是针对填土比较高的路段，设置坡面位移桩主要是监测路堤在水平和垂直方向的变形，以了解二者之间的关系和规律，从而为施工期控制填筑加载速率、运营期确定病害防治措施提供依据。
表面沉降板埋置与路中心及两侧路肩处。沉降板底板尺寸不小于50cm×50cm×3cm，测杆直径以4cm为宜。沉降板观测应采用S1、S3型水准以二级中等精度要求的几何水准测量高程，观测精度应小于1mm。观测点布置如图2.1所示：
图2.1软基观测点布置示意图
2.6观测频率
观测频率应与位移速率相一致，观测断面按频率执行，当各项观测指标发生突变时，加密观测次数，并及时分析原因。
3.施工工艺要求、要点分析
3.1施工工艺流程
结合项目的现场实际，确定选择“排水固结法”进行软土地基处理，利用设置水平方向及竖直方向排水体系，进一步改善软土自身的排水条件，在适当条件下，软土会在超载的作用下逐渐形成孔压梯度（较高水平），在排水体系（人工）及排水系统（微裂隙）的帮助下，孔隙内部的水压力会出现多次升降改变，当孔隙中的水不断向外排出后，水压力会逐渐消失，且增加有效应力，同时，孔隙体积将变小，进而不断提升软土结构的抗剪强度，项目建成后，软土地基沉降将减少，进而满足地基施工要求。
3.2砂垫层施工
⑴砂垫层应采用中、粗砂，含泥量不宜超过5%，也不得含有草根、垃圾等有机杂物。
⑵压实的方法一般采用电动平板振捣器，分层铺砂，逐层振密，每层铺筑厚度不宜超过20～25cm。
⑶砂垫层底面宜铺设在同一标高上，施工区域内设置5m×5m厚度控制桩，采用自卸车，将中粗砂运至施工区内，采用推土机和前置式装载机摊平，局部采用人工找平，高度偏差控制在±4cm。砂垫层应宽出坡脚外1米（并考虑路基加宽）。砂垫层有污染的应及时处理。如深度不同时，基坑地基土面挖成踏步或斜坡搭接，各分层搭接位置应错开0.5～1.0m距离，搭接处应注意捣实，施工应按先深后浅的顺序进行。
⑷砂垫层施工过程中应防止捣实的砂垫层被扰动破坏，垫到设计标高后面层采取保护措施，尽快完成塑料排水板打设施工并进行土工格栅的施工及上土封层，防止扰动。
3.3排水板插打施工
3.3.1塑料排水板软基处理横断面如图3.1所示。
图3.1塑料排水板软基处理
3.3.2沉管拔板
⑴将排水板装入卷筒，并通过门架上的滑轮将排水板引入插杆中。
⑵插板前检查套管垂直度，保证插板垂直度在1.5%以内。
⑶拉紧排水板，将插入杆对准桩位。读取排水板透水布上标尺读数，作为插入起点，开启液压泵将插入杆压入地基。在套管上按设计深度用红漆作上明显标识，到达设计深度后将插入杆拔出。
3.3.3拔管剪断塑料板
沉管达到设计深度后即可拔管，拔管时要连续缓慢进行，中途不得放松吊绳，防止因套管下坠而损坏塑料板。应剪断多余的部分，剪断时应保证砂垫层以上的外露长度至少为20cm，使其与砂垫层贯通，保证排水顺畅，移至下一个桩位。
3.3.4沉降观测板埋设及观测
沉降板应埋入砂垫层内，离堆载顶面5～10cm，观测杆伸出，上套25cm的聚乙烯塑料管。沉降观测标志应认真保护，做出明显的标志，防止施工中碰撞。埋设完应测量一次，以后每填一层土，再观测一次，并及时做好记录。在预压期应继续进行观测。第一个月每周一次，第二、三月每半月一次，第四个月开始，每月一次。
3.4土工格栅
塑料排水板施工完以后，在垫层顶铺设一层土工格栅，以增加路堤本身的整体稳定性，同时起到扩散应力的作用。土工格栅采用双向钢塑土工格栅，技术参数为：每延米纵横向抗拉刚度不小于60KN/m，屈服伸长率不大于3%，结点极限剥离力不小于500N，结点厚度不小于5mm。
土工格栅的回填采用铲车或挖掘机来完成。将备用土均匀撒布在土工格栅上，并用推土机和平地机找平。路基压实厚度不得超过25cm，并保证土工格栅不外露。机械的施工方向与土工格栅搭接顺茬方向一致，以保证土工格栅不被机械迎茬卷起。土工格栅的填土应尽量使其一次性成型，在回填前对填土的含水量进行检测，避免含水量过大而返工处理时造成土工格栅的破坏。碾压的顺序为先两侧后中间，严禁车辆直接与土工格栅接触。土工格栅铺设完成后，马上进行回填土，防止各种因素破坏。
3.5预载与反压护道
⑴预载
广佛肇高速公路A段软基路段主线长8.823km，绝大部分路段均采用了常用的排水固结处理方法，该方法的特点之一是需要超载预压。
⑵反压护道情况
广佛肇高速公路A段软基路段，在设计中要求软基路段均设置了10.0m的反压护道（包括采用复合路基处理的含结构物路段），为了能在本旱季中尽量多的完成路堤填筑施工，同时，最大限度的保证路堤填筑安全，按照设计要求，严格进行反压护道的施工。
4.处治效果分析
4.1工后沉降预估方法
采用双曲线拟合方法推算工后沉降，这是一种根据实测沉降资料的预测方法，是在较为充分的取得路基沉降资料的基础上进行的沉降预测，能综合考虑各种复杂因素对土体性质的影响，因此其预测精度相对较高。这类方法既有它的理论基础，又有简单易行的操作方法，因此在工程界得到了广泛应用。
4.2处治效果分析
按照工艺要求进行塑料排水板软基处理。现场人员每月定期进行路基沉降监控，一方面保证路堤在施工中的安全和稳定，为施工提供一套指导性的数据，另一方面能正确预测工后沉降，使工后沉降控制在设计的允许范围之内。以其中K7+350和K12+800断面沉降历时曲线进行分析。
⑴以K7+350断面为例，采用双曲线法进行工后沉降预估，如图4.1所示，预估结果显示：该路段5年后工后沉降为207.3mm，10年后工后沉降为254.5mm，15年后工后沉降为278.6mm，工后累计沉降小于300mm；基本满足卸载要求，可以卸载。
5.结束语
考虑资源节约和工程进度，软基处理段采用了经济效益较高的塑料排水板软基加固法来施工，可以达到较好的处治效果，节约了资源，加快了施工进度。该处治方法不仅可以大大提高地基的承载力，还可以有效减少工程使用期间地基的工后沉降等诸多问题，对缩短施工作业整体工期、提高地基承载力和路基稳定性都有良好效果。
参考文献：
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[3]庞远晋.浅析排水预压固结在软基处理中的应用[J].建筑工程技术与设计，2016，（367）
论文作者:舒令
论文发表刊物:《基层建设》2017年第25期
论文发表时间:2017/12/4
标签：土工论文; 格栅论文; 路段论文; 地基论文; 断面论文; 路基论文; 路堤论文; 《基层建设》2017年第25期论文;