高速公路软土路基的特点及处理方法

高速公路软土路基的特点及处理方法
摘要：本文首先概述高速公路软土路基的特点，然后分析高速公路软土路基常见处理方法，最后探讨振冲碎石桩复合地基处理方法的特点和施工工艺。

最后探讨了振冲碎石桩复合地基处理方法的特点和施工工艺。

关键词：高速公路；软土路基；特点；
引言：目前已建成和正在修建大量高速公路，黄河、珠海等地区是河网发育的地区，软土深厚，分布极广，在高速公路建设中遇到的棘手问题就是如何处理这些复杂的软土路基。

1.高速公路软土路基的特点
淤泥及淤泥质土在工程上统称为软土，其成分主要由粘粒及粉粒组成，常成絮状结构，并含有机质，软土的天然含水量大于液限，有的可达 200%，它具有较高的压缩性。

软土强度低，粘聚力小，标准贯入击数n普遍很低，通常不大于5。

其渗透性差，渗透系数一般小于 10-5mm/s，固结速度慢，若软土层厚度超过 10m，要使土层达到较大的固结度往往需要 5-10 年之久。

并具有明显的结构性和流变性，灵敏度通常大于 4，一经扰动，其絮状结构受到破坏，土的强度显著降低；在荷载的作用下，因缓慢剪切变形抗剪强度逐渐衰减，在主固结沉降完毕之后还可能继续产生可观的次固结沉降。

1.1沉降变形问题
当软土路基在上部荷载及外部荷载作用下产生过大的沉降变形
时，会影响道路的正常使用。

特别是产生过大的不均匀沉降时，造成路面开裂破坏，结构物与路堤衔接处差异沉降，引起桥头跳车，涵身、通道凹陷、沉降缝拉宽而漏水；路面横坡变缓、积水，从而引起路面损坏等等。

1.2强度及稳定问题
当软土路基的抗剪强度不足以承受路堤及路面外荷载时，软土路基会产生局部或整体剪切破坏，造成路堤塌方、失稳及桥台破坏。

2.高速公路软土路基常见处理方法分析
2.1复合地基处理方法
这种方法主要有粉喷桩、旋喷桩和碎石桩等，软基处理单价较高，特别是对软土层厚的高填土路堤，如采用粉喷桩设计，对软土层厚度大于10.0m，填土设计标高8.0m以上的路堤，粉喷桩间距取1.0m，喷粉量50kg/m，其每平方米的单价是压密注浆方法的2-3倍；若采用旋喷桩处理单价更高，大约是压密注浆处理的3-4倍。

另一方面成桩的质量难以控制，如粉喷桩，理论上讲成桩有效长度可达25m 以上，但大量的工程实例反映，粉喷桩桩长过大，其质量难以保证；在成桩过程还存在喷粉量不足、搅拌不均匀、胶接不好等先天质量问题。

在施工条件良好的情况下，复合地基处理方法有自己的优势，如在结构物反开挖过程中，它可以起到支护作用；在桥头附近路基处理中，它可以提高桥背土体填筑速度、减小工后沉降等。

2.2堆载预压法
这种方法比较经济、易操作，对软土路基的加固效果稳定有效，
但在施工工期方面存在明显不足，需要的工期较长，虽然作了一些改进，如采用薄层轮加法，但成效不显著，填筑路堤仍需很长时间。

如在京珠高速公路新郑段某软基路段，根据地质条件及稳定性控制标准，很难达到设计要求和安全标准，严重影响投资者的经济效益和社会效益。

2.3高压喷射注浆技术
高压喷射注浆技术是20世纪70年代从日本引进的一种加固松软土体的应用技术，是化学注浆技术结合高压射流切割技术发展起来的。

其实质是采用钻机先钻进至预定深度后，由钻杆一端安装的特别喷嘴，把水泥浆液高压喷出，以喷射流切割搅动土体，同时钻杆边旋转边提升，使土粒与水泥浆混合凝固，从而造成一个均匀的圆柱状水泥土固结体，以达到加固地基和止水防渗的目的，高压喷射注浆是一项加固和防渗的新技术，需要有一个发展和完善的过程。

成桩质检技术的研究，喷嘴结构及管路的改进，施工设计质检规范的制订，现场技术管理问题，降低成本和冒浆等问题，高压喷射注浆技术主要应用在n值（土壤标准贯入值）为0～30的淤泥、粘性土、砂土、砂砾及含部分卵石层的地基中，用于铁路、公路和建筑物基础加固防止下沉，坝基等防渗帷幕，以及施工中的临时支护等。

2.4压密注浆碎石桩处理方法
这种技术方法是根据现场实际工程地质概况，并经过计算分析和试验证明所采用的一种全新的软土路基处理方法。

压密注浆碎石桩技术通过在被加固场地的桩位成孔、投碎石，然后通过桩中的碎石
桩体进行低压注浆，等水泥浆液初凝后，通过预埋的注浆管向碎石桩体及桩周土体进行中高压注浆，使桩体及桩周土体进一步密实，由此形成以注浆碎石桩、改性的桩周土体及桩间土构成的复合地基。

这样的地基不仅可满足高速公路安全的要求，也不会对原大堤造成任何形式的破坏。

3.振冲碎石桩复合地基处理方法
3.1特点分析
振冲碎石桩复合地基具有很好的功效，是一种经济、快速加固地基、土体的措施，应用较广，发展较快，目前不仅应用于砂土、粉土、粘性土、素填土和杂填土等土体，也用于加固某些淤泥质软土和穿透漂砾石层，或加固较好土层下的松软土体，取得成功。

施工方法有多种多样，而常用的方法即振冲法和沉管法。

振冲法是碎石桩的主要施工方法之一，它是以起重机吊起振冲器，启动潜水机后，带动偏心块，使振冲器产生高频振动，同时开动水泵，使高压水通过喷嘴喷射高压水流，在边振边冲的联合作用下，将振冲器沉到土中的设计深度。

经过清孔后，就可从地面向孔中逐段填入碎石，每段填料均在振动作用下被振挤密实，直至地面，从而在地基中形成一根大直径的和很密实的桩体。

3.2施工工艺
在振冲密实法中，对粉细砂地基宜采用加填料的振密工艺，在振冲置换中，振冲器在粘土中成孔后，接着就要往空中填料。

因此，无论振冲密实法还是振冲置换法都要进行填料这一分为以下几种：
间断填料法、不加填料法、连续填料法、综合填料法、先护壁后制桩法等。

这里只介绍后三种方法的施工方法：
3.2.1连续填料法。

连续填料法是边把振冲器缓慢向上提升（不提出孔口）边向孔中填料的施工方法。

连续填料法的成桩顺序：对准桩位；振冲成孔；振冲器在孔底留振；从孔中不断填料，边填边振，达到“密实电流”；上提振冲器（上提距离为振冲器锥头的长度，约为0.3～0.5m）继续振密、填料，达到“密实电流”值；重复前一步骤，直到整根桩制作完成。

3.2.2先护壁后制桩法。

在较软的土层中施工时，应采用“先护壁，后制桩”的办法施工。

该法即成孔时，不要一下子达到深度，而是先打到软土层上部范围内，将振冲器提出孔口，加一批填料，然后下沉振冲器将这批填料挤入孔壁，这样就可把这段软土层的孔壁加强以防塌孔，然后使振冲器下降到下一段软土层中，用同样的方法填料护壁，如此反复进行，直到设计深度，孔壁护好后，就可以进行填料制桩。

3.2.3综合填料法。

这种施工是第一次填料，振密过程采用的是间断填料法，即成孔后将振冲器提出孔口，填一次料后，然后下降振冲器，使填料振密，之后，就采用连续填料法，即第一批填料后，振冲器不提出孔口，只是边填边振。

综合填料法的成桩顺序：振冲器对准桩位；振冲成孔；将振冲器提出孔口，向桩孔内填料（填料高度限0.8～1.0m高）；将振冲器再放入孔内将石料压入桩底振密；连续不断向孔内填料，边填边振，达到“密实电流”后，将振冲器
缓慢上提，继续振冲，达到“密实电流”后，再向上提。

如此反复操作，直至整根桩完成。

4.结束语
对高速公路软土路基的处理方法问题进行了研究。

首先分析了软土路基的特点，然后探讨了高速公路软土路基的常用处理方法，最后研究了振冲碎石桩方法的应用。

参考文献：
[1]李燕杰，李金轩，牛志民，赵九龙.碎石桩复合地基设计方法的探讨[j].土工基础，2006，（6）.
[2]冯远兴.试论软土地基的施工要点[j].科技资讯，2007，（13）.。