汪楠 付小红 明杏芬
武昌工学院土木工程学院 湖北武汉 430065
摘要：在软土地基上修筑高速公路，若不加以处治或处治不当，往往会导致路基失稳或过量沉陷，造成公路不能正常使用。软土地基处理的方式多种多样，各有各的优缺点及其局限性，高速公路对路基沉降的要求很高，路基失稳或过量沉降等现象经常发生，如何选择正确的地基处理方式直接关系到工程质量、投资和进度。
关键字：高速公路；软土地基；处理方法
1988年10月我国建成了第一条高速公路一上海沪嘉高速公路。《交通运输“十二五”发展规划》表示，截至2014年底，中国大陆高速公路的通车总里程达11.195万公里，按照目前每年高速公路新通车里程0.8万公里计算，到2015年底全国高速公路通车总里程将达到12万公里！高速公路对经济发展有着巨大的推动作用，我国正处于一个大力兴建高速公路、并使其由沿海地区不断向内地延伸的时期。
软土在我国滨海平原、河口三角州、湖盆地周围及山涧谷地均有广泛分布。软土由于具有含水量高、压缩性大、透水性差、强度低和变形稳定所需时间长等工程特性，一般不能直接作为天然地基使用，需经过加固处理以减小道路路基在荷载作用下引起的沉降或不均匀沉降。路基沉降是导致路基变形、破坏的主要原因，因此对软土地基处理恰当与否，不仅影响工程的投资，而且将直接影响道路的使用性能和工程质量。对软土地基的处理对策很多，但不管采用何种方法，处理后的地基必须满足强度、变形、动力稳定性和透水性要求，从而达到减小道路路基在荷载作用下引起的沉降或不均匀沉降的目的。
对于软土地基的处理，主要是改善土的物理力学性质，消除或减少地基因浸水而引起的湿陷变形。地基处理的目的就是采取适当的措施改善地基条件，主要包括以下五个方面：
1、改善剪切特性。地基土的抗剪强度直接决定地基是否受剪切破坏以及地基在土压力作用下的稳定性。因此，软土地基的处理可以从防止剪切破坏以及减轻土压力着手，采取一定措施以增加地基土的抗剪强度。
2、改善压缩特性。地基土的沉降随着地基土压缩模量的提高而减少，因此可以采用一定措施以提高压缩模量，同时，防止侧向流动（塑性流动）产生的剪切变形。
3、改善透水特性。由于地下水的运动会影响地基的稳定性，产生各种不可预见的问题，为此，需要采取一定措施使地基土变成不透水层或减轻其水压力。
4、改善动力特性。地震时饱和松散粉细砂（包括一部分轻亚粘上）将会产生液化。因此，需要采取一定措施防止地基土液化，并改善其振动特性以提高地基的抗震特性。
5、改善特殊土的不良地基特性。主要是指消除或减少黄土的湿陷性和膨胀性等特殊土的不良地基特性。
我国现有的地基处理方法很多，对于同一种软弱地基可以采用的方法常常有数种之多。每种地基处理方法都有一定的适用范围、局限性和优缺点。由于工程地质和水文条件千变万化，各地的施工机械、技术水平、建材品种及价格差异很大，在选用地基处理方法时要因地制宜。通常对于某工程，在技术上可行的地基处理方案有几个，合理的地基处理方法原则上一定是技术上可靠、经济上合理的，能满足施工进度的需要。地基处理时可以采用一种方法，也可以采用由两种或两种以上的处理方法组成的综合处理方案。考虑到地基对于建筑物的重要性，地基处理方法选择得是否合理将对整个工程的工期、造价、环境效果等产生大的影响。因此，对地基处理方案进行优化，使之符合安全、可靠、经济、适用以及环境保护的要求，对降低工程造价，促进地基处理技术革新，使之更符合时代要求，将具有十分重要的意义。
目前，我国常用的软弱土地基处理方法主要有：强夯法和强夯置换法、排水固结法、深层搅拌法、高压喷射注浆法、加筋地基、静动力排水固结法等方法。
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1、强夯法和强夯置换法——强夯法处理地基首先由法国Menard技术公司于20世纪60年代末创用。我国于1978年引进，交通部第一航务工程局科研所及协作单位在天津首先开展试验研究。由于设备简单、效果显著、经济和施工快，很快得到推广。除强夯挤密外，近年来，强夯置换得到不少应用。强夯置换和强夯挤密在加固机理上是不同的，应用范围也不相同，强夯挤密法常用来加固碎石土、砂土、低饱和度的黏性土、素填土、杂填土、湿陷性黄土等各类地基。对于饱和度较高的黏性土等地基，如有工程经验或试验证明采用强夯法有加固效果的也可采用。通常认为强夯挤密法只适用于塑性指数Ip≤10的土。对于设置有竖向排水系统的软黏土地基，是否适用强夯法处理目前尚有不同看法。对于厚度小于6m的软黏土层采用强夯置换法处理，边夯边填碎石等粗粒形成深度为3-6m，直径2m左右的碎石桩体与周围土体形成复合地基，也已取得较好的加固效果。强夯造成的振动、噪声等公害也应引起足够的重视。
2、排水固结法（静力排水固结法）——排水固结法又称预压法，适用于淤泥质土、淤泥、冲填土等饱和黏性土地基。饱和软黏土在荷载作用下，孔隙中水慢慢被排出，土的孔隙比减小，随着超静孔隙水压力消散，有效应力提高，土的强度增加。袋装砂井和塑料排水带的长细比大，井逐渐得到人们的重视。排水固结法利用的原理是：饱和软粘土地基在荷载作用下，孔隙中的水被慢慢排出，孔隙体积慢慢地减小，地基发生固结变形。同时随着超静水压力逐渐消散，有效应力逐渐提高，地基土的强度逐渐增长。近些年来非理想井的固结理论得到发展，1989年谢康和和曾国熙为非理想井的设计提供了简易曲线和设计方法。真空一堆联合预压法先后在天津、上海、福州和广州等地得到应用。对真空预压法的有效加固深度学术界看法不一，有的学者认为真正的有效深度在6m以内，有的则认为可达20m，甚至更深。真空预压的有效深度需引起进一步研究。袋装砂井也存在一个有效深度问题，有的日本学者认为袋装砂井有效深度在15m以内。对于超软弱地基，要注意防止地基固结过程中塑胶排水带或袋装砂井的折断问题，要研制柔性塑料排水带以满足工程需要。
3、深层搅拌法——深层搅拌法是通过特制机械沿深度将固化剂与地基土强制搅拌就地成桩加固地基的方法，当固化剂（水泥或石灰）为粉体时又称为粉体喷射搅拌法。深层搅拌法适用于处理淤泥、淤泥质土和含水量较高的地基及承载力特征值不大于120Kpa的黏性土、粉土等软土地基。该法目前在国外特别是日本和美国应用很广，国内近些年发展较快。
4、高压喷射注浆法——高压喷射注浆法是将带有特殊喷嘴的注浆管置于土层预定深度，以高压喷射流使固化浆液与土体混合，凝固硬化加固地基土体的方法。它适用于淤泥、淤泥质土、黏性土、粉土、黄土、砂土、人工填土和碎石土等地基。高压喷射注浆法在意大利、日本和联邦德国得到较快的发展，意大利Radio公司还开发了可同时在钻进中检测地层土质、机器控制和自动调节设计浆虽并收集反馈信息的机械，国内也很重视并已进行过一些探索性试验。
5、加筋地基——土工合成材料是一种新型的岩土工程材料，是岩土工程应用的合成材料产品的总称。加筋地基是将基础下一定范围内的软弱土层挖去，然后逐层铺设土工合成材料与砂石等组成的加筋垫层来做地基持力层。当埋设方式和数量得当时，就可以极大地改善地基承载力。土工合成材料的应用被称为岩土工程革命，土工合成材料进一步发展势必促进地基处理新技术的发展。例如用三维土工网格加植被加固边坡是近年发展的新方法。
6、静动力排水固结法——静动力排水固结法是近些年来发展起来的一种软土地基处理新技术，它利用改进的强夯法的夯击机具与排水固结法中排水体系针对包括高含水量的软黏土地基进行处理。该法最早在深圳、惠州、海南等地针对不同的建构筑物的软土地基进行了大量的工程实践及监测测试，取得了成功，积累了丰富的经验，之后得到了逐步的推广运用。
高速公路软基处理的施工方法主要有以上方式，但在实际施工过程中应针对现场的实际情况，制定适合的处理方案，综合运用多种方法。但只通过地基处理的方式不可能完全杜绝工后沉降现象的产生，而产生工后沉降现象的关键原因在于路堤高度，地基状况是主要因素。所以，在以后的路基施工活动中还要不断总结经验，以便找出更为合理的方法处理软基，保证路基的施工质量，满足高速公路建成后的行车要求。
参考文献：
[1]史启超，曹卫平.高速公路软土地基处理方法比较分析[J].路基工程，2012，1：111-114.
[2]叶世文.高速公路中常见软±地基处理技术与应用研究[硕士学位论文].青岛：青岛理工大学，2007
[项目编号]基于灰色理论的高速公路软土地基处理方案决策研究，编号：2014KY07。
论文作者:汪楠,付小红,明杏芬
论文发表刊物:《基层建设》2015年23期供稿
论文发表时间:2016/4/1
标签：地基论文; 方法论文; 高速公路论文; 路基论文; 土地论文; 黏性论文; 淤泥论文; 《基层建设》2015年23期供稿论文;