高速公路软基处理方案比选研究

高速公路软基处理方案比选研究

摘要：高速公路软基处理有诸多方案，从工期、造价、质量等三个方面，对软基处理方案进行比选，本文总结了真空－堆载联合预压施工工艺的技术要求。

关键词：软基处理，真空预压，堆载预压，水泥搅拌桩，强夯置换

中图分类号：u412.36+6文献标识码：a文章编号：

引言：随着我国经济的发展，越来越多的高速公路修建在软土地基上。软土具有高压缩性、高含水率、抗剪强度低、敏感度高、低渗透性、承载力低等特点[1]，因而在软基上修建高速公路必须进行软基处理。目前，高速公路软基处理方案主要有：排水固结法、水泥搅拌桩复合地基法、强夯转换法等。具不完全统计，高速公路软基处理的费用占总投资额的30%左右[2]，软基处理方案的比选对造价、施工质量、施工工期有重大的影响，因此方案比选研究很重要。

一、工程概况

河北某高速公路沿海某路段，其地基虾池、盐田经人工回填形成场区，场地下淤泥质粘土埋深较浅（厚度小于2.0m），地面标高4.0一5.0m，最大高差约为1.0m。场地地貌类型为滨海堆积平原。其上部滨海相淤泥、淤泥质粘土属不良地基土，据其物理力学特征，具有高压缩性，欠固结，高灵敏度，抗剪-强度低，分布广泛，厚度较厚(平均厚度达7.0m)。

场地地下水位埋深2.0m~3.5m。现场区回填后，地表以下自上而下分5层：

（一）杂填土：杂色，以建筑垃圾、生活垃圾、炉渣为主，有臭味，成分复杂，地质情况不良。厚度0.5m-2.0m。

（二）淤泥、淤泥质亚粘土：青灰色~灰黑色，软塑一流塑，含水量较高，局部有机质富集，上部多为虾池底部有机腐殖质，臭味重，厚度随里程增大有增深趋势。

1、层淤泥质亚粘土，软塑，青灰色。

2、层亚粘土，软塑~硬塑，黄褐色，为地基持力层。

（三）层中粗砂：黄褐色，湿~饱和，松散~稍密，夹数层薄层状亚粘土层。

二、软基处理方案比选

新建高速公路路基下方存在软土层，该软土层地基承载力低、含水量大、渗透性差，属于高－中等压缩性软土。该路段在上部车辆荷载、路面结构和上部路基堤土自重荷载的作用下，将会产生较大的沉降，而路面铺装层拟采用沥青混凝土，此铺装层对不均匀沉降要求高，因而在进行路基填土时，需对下方软基处进处理。目前，高速公路软基常用的处理方法有：真空堆载预压、水泥搅拌桩复合地基以及强夯块石置换等三种地基处理方案。以下以处理面积为3万平方米，软基处理深度为7.0n为例，从造价、工期、处理效果等方面对以上三种软基处理方案进行比选。

（一）真空－堆载联合预压

排水固结法分根据其加压系统的不同分为真空预压与堆载预压。真空预压相比于堆载预压，具有施工控制简单、工期短、造价低、材料省、无噪音、无污染的特点[3]，因而现阶段真空预压已经作为排水固结法的首选方法。但当建筑物的荷载超过真空预压的压力（一般取为80kpa），且建筑物对地基变形有严格要求时，需采用真空－堆载联合预压法。

如图1所示为真空－堆载联合预压法加固软基示意图，其真空预压与堆载预压两部分组成。

1、施工：真空预压首先需将场地地表水疏干并整平，铺设一层土工布和一层土工格栅，铺设50cm中粗砂垫层，其既作为水平排水系统又方便插板机在其上行走。在砂垫层中布置滤管与主管，将主管与射流真空泵连接好。打设塑料排水板，板深为7.0m。塑料排水板按正方形布置，板间距为0.8m。铺设两层真空膜铺，并将薄膜的四周埋入密封沟，用真空泵通过膜下管道与砂垫层抽气，膜下真空度需保证为85kpa~95kpa之间。待真空度达到设计85kpa-95kpa 之间，并稳定2周后，进行堆载施工。堆载前，需在真空膜上土工编织布对真空膜进行保护[4]。设计要求处理后地基承载力不小于100kpa，因而在其上再加高2m堆载（采用路基填筑土方）。当固结度达到设计要求后，方可卸载，并停止抽真空。

图1 真空联合堆载预压示意图

2、工期：施工准备(包括整平场地、地表水疏干、土工布铺设设备进场、铺设排水砂垫层、打设塑料排水板、然后铺设密封膜)

约20-30d，堆载施加约10d，真空预压(恒压)约60d，总工期约90-120d。

3、造价：按《公路工程预算定额》与《沿海港口水工建筑工程定额》，计算每m2综合单价约为397元。

4、效果：根据规程计算可得，采用真空－堆载联合预压后，地基的平均固结沉降量约为0.8-1.0m，地基回弹模量大于50mpa，地基承载力达到100kpa以上。

（二）水泥搅拌桩复合地基

水泥搅拌桩复合地基为在软土地基中掺入水泥，利用水泥和软土之间所产生一系列物理一化学反应，使软土硬结成具有水稳定性、整体性和一定强度的地基，使地基承载力提高的一种地基加固方法。该方案地基处理工艺、工期、造价及处理效果具体如下：

1、工艺：首先将场地整平并将地表水疏干，铺设土工格棚与土工布，再铺设50cm厚砂垫层，然后进行水泥搅拌桩施工。水泥搅拌桩采用等边三角形布置，根据地基承载力和沉降控制要求，采用《建筑地基处理技术规程》推荐计算方法，计算得到搅拌桩桩径为0.5m，桩间距为1.2m，桩长7.5m。

2、工期：施工准备(包括整平场地、地表水疏干、铺设土工格栅、土工布、砂垫层、试桩等)约80d，大面积施工约120月(以软基处理面积为30000m2计，需水泥搅拌桩大约24184根，按五台设备，每台每天打设40根计。搅拌桩凝期等强)。总工期约200d。

3、造价：按按《公路工程预算定额》与《沿海港口水工建筑工

程定额》，每平方米单价约为705元。本工程位于沿海地区，地下水中含有硫酸盐，需采用抗硫酸盐水泥，总工程造价约提高5%。

4、效果：能达到设计要求。即承载力不小于100kpa，回弹模量大于50mpa。

（三）强夯块石礅复合地基

强夯块石礅法其原理是利用强夯作为置换软土的手段，即将夯锺提高使其自由落下形成夯坑，并不断夯击坑内回填的块石等粗颗粒材料，使其形成连续的密实的强夯块石礅，经强夯置换处理的地基，承载力强也改善了排水条件，有利于软土固结。该方案地基处理工艺、工期、造价及处理效果具体如下：

1、工艺：首先进行场地平整与地表水疏干，铺设工作垫层及抛填片石垫层。软基厚度为7.0m，取强夯置换块石礅厚度为5.5m，块石礅下方软基为强夯影响深度范围内。根据经验与计算，选择强夯夯锤为20t，夯锤直径为1.6m，夯锤落距为15m。夯点采用等边三角形布置，间距为5.0m。

2、工期：施工准备(包括整平场地和地表水疏干，铺设工作垫层、片石材料，设备与材料进场)约60d，强夯置换施工约120d(以软基处理面积为30000m2计，夯点数为2400个，拟定采用二台设备，每台设备每天打设5夯点)。强夯置换施工完成后，仍需约90d 的堆载预压(采用路基填土)，待沉降稳定以后，再进行路面施工。总工期约270d。

3、造价：按《公路工程预算定额》与《沿海港口水工建筑工程