高速路路基設計及作業技術研究

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軟土地基處理是我國南方高速公路修建過程中經常遇到的問題。目前常用的方法有:換填法、強夯法、拋石擠淤法、反壓護道法、砂墊層法、木(柴)排及反鋪搭頭法、設置砂井法、爆破排淤法、土工布軟基處理法、豎向塑料板、排水板法、振沖及干振碎石樁法。以上這些軟土處理技術都已有了成熟的工法,在公路路基施工中產生了比較好的效果。下面就對高速公路施工中的軟土路基設計與施工分別進行探討。

1.工程實例

懷化至通道高速公路第三十八合同段，全長2.69km，主要工程內容為路基工程、路面底基層、橋梁工程以及隧道工程等，總投資2.029億元，開工日期為2009年11月10日。

2.路基設計

2.1路基設計組成路基設計組成如下：（1）整體式路基寬度為26.0m，其中，行車道2×2×3.75m、硬路肩2×3.0m（含右側路緣帶2×0.5m）、中間帶3.50m（中央分隔帶2.0m、左側路緣帶2×0.75m）、土路肩2×0.75m。（2）分離式路基適用于隧道出入口的路基，單幅路基寬度為13.0m，其中：行車道2×3.75m、硬路肩3.0m（含右側路緣帶0.5m）、左側路緣帶1.0m土路肩2×0.75m。

2.2超高方式、設計標高及路拱橫坡超高方式、設計標高及路拱橫坡的具體設置如下：（1）路線平曲線半徑小于5500m時，在曲線上設超高，對于整體式路基，超高采用繞中央分隔帶外邊緣旋轉的方式，超高過渡在緩和曲線內完成；對于分離式路基，超高采用繞各自的行車道中心線旋轉的方式，超高過渡在緩和曲線內完成。（2）對于整體式路基，路基設計標高為距路線中心線1m處的路面標高（中央分隔帶邊緣路面標高），對于分離式路基，路基設計標高為各自行車道中心線處的路面標高。（3）正常路段的行車道和硬路肩采用2%的路拱橫坡，土路肩橫坡為4%。

3.軟土路基處理的一般措施

軟土主要是由天然含水量大、壓縮性高、承載能力低的淤泥沉積物及少量腐殖質所組成的土。由于它形成于水流不通暢、飽和缺氧的靜水盆地，淤泥的粘粒含量較高，一般達30%～60%。這類土主要由粘粒和粉粒等細小顆粒組成，粘粒的粘土礦物成分以水云母和蒙托石為主，含大量的有機質。這些粘土礦物和有機質顆粒表面帶有大量負電荷，與水分子作用非常強烈，因而在其顆粒外圍形成很厚的結合水膜，且在沉積過程中由于粒間靜電荷引力和分子引力作用，形成絮狀和蜂窩狀結構。所以，軟土含大量的結合水，并由于存在一定強度的粒間連接而具有顯著的結構性。在其自重作用下難以壓密，而且來不及壓密。公路軟基處理常用方法有以下幾種。

3.1預壓處理無論是橋頭，還是一般路基段，地基處理都要從穩定、沉降及滿足構造物的承載力要求等方面進行分析。設計的原則一般是：依據路堤填土高度，穩定滿足要求但工后沉降超限的路段首先采用預壓方案，以滿足工后沉降的要求，該方案處理費用低、施工方便。

3.2擠密法處理擠密法是通過對地基壓實，提高強度和降低收縮性達到加固的目的，或者在地基中用錘擊、振沖、爆破等方法成孔，在孔中分別填入砂、碎石、灰土、生石灰等材料，壓實后形成直徑較大的樁體，并與樁間擠密的土共同組成復合地基，提高地基強度。

3.3加筋土處理加筋土有著獨特的優點和性能，在處治軟土地基中可以發揮作用。把加筋土結構與其他處治軟土的方法恰當地結合起來會取得更好的效果。在許多情況下，加筋土是避免深基礎處理的有效方法，節約了大量的工程費用，而且能夠保證路堤和結構物之間沉降的連續性。常用的加筋土處理方法為：直接填筑法、分階段施工法、加筋土與換土相結合、加筋土與豎向排水相結合、加筋土與石柱相結合等。

3.4清淤換填方案處理對于局部路基段，如果軟弱土層處于近地表深度位置或厚度較小，將基底的淤泥全部挖除、運走，直到出現較硬底層，然后換填砂礫，砂礫應分層鋪筑，每層松鋪厚度不超過50cm，逐層沖水壓實，至原地面標高。

3.5土工織物鋪墊法處理軟土路基在軟土地基表層鋪設一層或多層土工織物，可以減少路堤填筑后的地基不均勻沉降，又可以提高地基的承載能力，同時也不影響排水。對于淤泥之類高含水量的超軟弱地基，在采用砂井及其他深層加固法之前，土工織物鋪墊可作為前期處理，以提高施工的可能性。

4.對高速公路軟土路基施工具體方法的探討

對于軟土路基的具體施工，不同處理方法施工也不相同，下面以袋裝砂井加固和高壓噴射注漿技術為例對軟土路基施工進行探討。

4.1袋裝砂井加固軟土路基的施工方法此方法的原理是通過縮短排水距離，使垂直排水固結變成水平排水固結，加快排水速度，加快軟土固結，從而提高抗剪強度。具體的處理方法是采用挖除換填，設置墊層，土工格珊，袋裝砂井，超載預壓等分項進行的。袋裝砂井平面布置按正三角形布置，根據路段情況確定直徑、根數、砂墊層及雙向拉伸土工格珊數量；砂料一般采用分選性好，滲水率較高的中粗砂，大于0.5cm的砂含量占總重量的50%以上，含泥量小于3%，最大粒徑不大于20mm，不含有有機質、粘土團塊和其它雜質的沙料進行充填。砂井的布置范圍一般比路堤范圍寬一些，使路堤以外一定范圍內地基土能加速固結，這對于提高地基的穩定性和減小側向變形以及由此引起的沉降有好處。為了保證袋裝砂井內滲出來的水能順利排出，在砂井頂部鋪設50cm厚的砂墊層，袋裝砂井頂部伸人砂礫墊層內至少30cm，使其與砂礫墊層貫通，保證排水暢通。當加固面積較大時，需設置縱橫盲溝，在縱橫盲溝交叉處設排水井，井內積水用水泵排出。砂墊層的邊部設泄水孔通至排水溝，泄水孔直徑5cm，間距1m。泄水孔內側設一層碎石或土工布反濾層。以利排水和防止砂墊層砂的流失。加固區設排水溝，以構成較完整的排水系統，這是軟基處理的關鍵所在。

4.2高壓噴射注漿技術處理軟土路基的施工方法高壓噴射注漿技術是化學注漿技術結合高壓射流切割技術發展起來的。其實質是采用鉆機先鉆進至預定深度后，由鉆桿一端安裝的特別噴嘴，把水泥漿液高壓噴出，以噴射流切割攪動土體，同時鉆桿邊旋轉邊提升，使土粒與水泥漿混合凝固，從而造成一個均勻的圓柱狀水泥土固結體，以達到加固地基和止水防滲的目的。成樁質檢技術的研究，噴嘴結構及管路的改進，施工設計質檢規范的制訂，現場技術管理問題，降低成本和冒漿等問題，高壓噴射注漿技術主要應用在N值(土壤標準貫入值)為0～30的淤泥、粘性土、砂土、砂礫及含部分卵石層的地基中，用于鐵路、公路和建筑物基礎加固防止下沉，壩基等防滲帷幕，以及施工中的臨時支護等。

5.結語軟土地基上修建高等級公路，軟基處理質量

如何是工程成敗的關鍵。合理地對軟土路基進行處理和施工，對整個路基工程的安全、質量、造價及工期都會產生重要影響，因此必須引起足夠的重視。