实例分析某高速公路深厚软弱地基处治技术论文

实例分析某高速公路深厚软弱地基的处治技术【摘要】高速公路进行软弱地基处理时大多采用了土工格栅和排水固结堆载预压的方法。

本文主要针对排水固结预压法应用于路堤软基，结合设计和施工做了实用性的分析与研究，制定了排水固结预压法的设计方法，及其施工控制要点，以便合理的进行地基处理设计与施工。

【关键词】高速公路；软弱地基；处治技术；施工
1 以某高速公路k96+035～k96+190段软弱地基处治技术为例
k96+035～k96+190段为水田，路段地处丘间谷地，冲沟内覆盖第四系全新统坡残积亚粘土，上伏4~5.6m低液限粘土、亚粘土，软塑——可塑状，平均厚度5.3m左右，下覆白垩系褐红色泥质砂岩。

因沟内地势平缓，长期排水不畅，天然含水量比较高，上层土体物理力学性质较差，采用静力触探全层测试，地基允许承载力为90~120kpa，本段最大填土高12.93m，经计算该段路堤的工后沉降38cm，稳定安全系数0.51，该路段地基的稳定及沉降均不能满足规范要求，需要进行处理。

根据该段地基的工程地质资料，考虑采用竖向排水体处理。

2 地质概况
1.q4el+al褐灰色亚粘土，软塑，容许承载力100kpa，在czk128中0.65~0.95米、
2.15~2.45米，标贯试验：n=7.6击。

2.q4el+al褐红、紫红色亚砂土，局部为低液限粘土，由泥质砂岩全风化形成，含少量碎石，硬塑，容许承载力250kpa.。

3.k2gk紫红色泥岩，中厚层状，虚线以上为强风化，碎石状，容许承载力400kpa，虚线以下为弱风化，碎块状，容许承载力600kpa。

3 该路段软弱地基处治设计
对本段软弱地层的处理拟采用竖向排水系统，以改变地基原有排水边界条件，借助排水系统增加孔隙水排除的途径，缩短排水距离，在路堤填筑荷载作用下，加快地基土的排水固结速度、缩短加固时间，使地基土的有效固结压力快速增加。

竖向排水体采用塑料排水板。

具体设计处理方法：塑料排水板（平均长度6.4m）+2层土工格栅。

预压荷载为路堤自重。

软基处理设计技术要求：
1.加压系统设计
采用等载预压方式，预压荷载为路堤自重，即路堤的实际当量填筑高度应等于路堤设计高度与预压期末的沉降之和。

对于以稳定性控制的工程，预压设计以消除基础沉降为目的。

通过沉降计算可以预估施工期间由于基底沉降而需增加的土方量，还可以估计工程竣工后的工后沉降量，作为路堤预留沉降高度的依据。

预压成败的关键在于准确确定预压荷载（p+p）的大小及预压期t。

由于高速公路对工后沉降的要求严格，预压不仅要消除主固结的部分沉降，还要消除使用期的部分次固结沉降及交通荷载引起的部分沉降，才能满足工程的需要。

稳定验算时应考虑的荷载：路堤施工期和预压期应考虑路堤自
重和期间由于地基沉降而增加的填料重量；营运期应考虑路堤自重、沉降引起的填料增重及行车荷载。

行车荷载对稳定验算的影响应按静止的换算土柱作用考虑。

2.竖向排水体设计
竖向排水体采用塑料排水板。

塑料排水板采用spb-1型或svd-1型，宽度为10厘米，间距为1.5m，等边三角形布置，平均长度6.4m。

本段最大填土高12.93m，计算路基工期最大沉降量为0.54m。

①塑料排水板的间距，应满足工程设计对固结度的要求，本段设计为1.5m。

根据砂井固结理论，排水体间距越小，在一定时间内所达到的固结度越大。

但在实际工程中，因为间距太小、太密，引起相互挤压，扰动了地基土，增大了涂抹层的厚度，反而影响固结效果和排水体的施工质量。

②塑料排水板的插设深度
考虑到软弱地层的厚度，设计塑料排水板打穿软土层。

为了让砂垫层中的水能尽快顺畅的排到加固区外，在砂垫层底下间隔着设置砂碎石盲沟，坡度为1/1000，连通设在加固区外的排水沟内。

3.固结度计算
当垂直排水通道打穿软土层，固结时间为t时，采用多级等速加载条件下的平均固结度公式进行计算，该公式是改进的高木俊介法。

该公式理论上是精确解，而且无须先计算瞬时加载条件下的固结度，再根据逐渐加载条件进行修正，两者合并计算出修正后的平均固结度。

4.软基处理设计施工技术要求
①塑料排水板施工工艺如下：
平整场地（挖排水沟）→铺设下层砂垫层→稳压→放样→机具就位→塑料排水板穿靴→插入套管→拔出套管→割断排水板→检
查并记录板位等情况→机具移位→铺设上层砂垫层。

②施工前应先平整场地，清除地表耕植土，并开挖纵横排水沟，将农田排水疏干，以便施工。

砂砾垫层铺筑前，先在地表铺垫一层泥质岩，需留一定“预拱度”，即中间厚，两边薄，以利地基盆形沉降后排水。

泥质岩垫层其厚度一般不大于100cm（平均厚度60cm），且最大粒径不大于10cm，以不影响塑料插板插设为宜。

③砂砾采用天然砂砾，砾石最大粒径为50mm，通过5mm筛孔的粒料应大于5%。

为排出地基固结排出的水，砂砾垫层底部需设置不小于1%的横坡，且标高不得低于右侧水田标高。

④插塑料排水板时，要采用插板机，应插到软土层底部，其间距尺寸误差应小于15cm，其露头于砂砾石垫层上的长度按20cm控制。

⑤土工格栅层间距0.6m，层数2层，型号gsg30—
30hdpe/gb/t17689—1999。

其技术要求为：双向抗拉强度≥50kn/m，断裂（屈服）延伸率≤10%，格栅接点强度不得小于抗拉强度的80%。

土工格栅采用缝接法连接，接缝宽度为20cm；摊铺时应拉直平顺，紧贴下承层，路堤横向边缘回折锚固长度2m；铺好后，应在48小时以内在其上填土，并不得因填土而移动。

泄水孔间距2~3米，按
梅花型布设，并与砂垫层贯通。

⑥砂岩片碎石应采用挖方中遇水不易软化的岩体，粒径不大于15cm。

反压护道压实度与路堤相同，应同时填筑。

否则路堤一旦滑移，反压护道就失去作用了。

反压护道填料可以稍差，但必须保证压实度。

碾压不到边角处，宜用小型夯压机械按要求夯压密实。

5.施工质量控制要点
①定位要准确。

放样时要根据设计情况准确定位，并在每个孔位都查好标记，所用的标记通常有石灰、油布、细条塑料板芯等，做到明显且不易被损坏为宜。

②施工现场堆放的塑料排水板盘带要加以覆盖，放置于洁净干燥处，防止污染和暴露在空气中老化。

③穿靴，将塑料排水板端部穿过预制靴头固定架，对折带子长约10cm，固定联结。

一般预制靴头可采用铁质或混凝土靴头。

将靴头套在空心套管端部，固定塑料排水板，并使其在下沉过程中能阻止泥砂进入套管。

④插入过程中导轨垂直，钢套管不得弯曲，透水滤套不得被撕破和污染；排水板底部应有可靠的锚固措施，以免拔出套筒时将芯板带出，下料时应考虑上拔时的“跟带”长度，“跟带”不得超出40cm，否则报废重插。

简单的检查方法是将塑料板带按打设深度作上记号，完成后根据剩余板带的多少测出“跟带”的多少。

⑤塑料排水板留出孔口长度应保证伸入砂垫层不少于30cm，使其与砂垫层贯通；并将其保护好，以防机械、车辆进出时受损，影
响排水效果。

⑥打设完毕后应立即摊铺第二层砂砾层，以防长时间暴露于空气中使板体老化。