简述高速公路软基典型处理方案及经济分析

简述高速公路软基典型处理方案及经济分析摘要：近几年来，随着公路建设技术水平的快速发展，地基处理技术、施工工艺和新材料、新设备的应用方面也有了较大的发展。软基处理设计方案的多样性决定着工程造价的差别悬殊。本文收集整理了安徽省已建成通车的高速公路软基典型处理方案，并结合现行概预算定额、概预算编制办法及近期材料综合市场价格，对各处理方案的费用进行了计算和分析，为今后软基处理方案比选提供必要的工程经济参考。

关键词：软基处理技术方案经济分析

1 概述

高速公路跨越不同的地质区段、穿山越岭，地质条件是高速公路建设方案及投资规模的重要影响因素之一。当天然地基不能满足结构工程性能要求时，必须进行地基处理。

目前，软基处理方案较多，各方案造价区别也较大。如何选择经济合理的处理方案？笔者认为，应结合地质勘探资料进行比选确定，要充分考虑工程经济性和施工易操作性，摈弃一味保守而忽视经济的软基处理理念。

2 安徽省软土类型及分布

安徽省地处华东片区，软土类型属内陆平原河床相、河漫滩相、牛轭湖相和山地沉积的山谷相。分布主要集中在长江中下游、淮河平原及山区、丘陵地区的一些山地。

内陆平原河床相、河漫滩相区域软基处理的典型高速公路项目

有合巢芜、芜宣、马芜、蒙蚌、芜雁、沿江高速、望东大桥接线等；山地沉积的山谷相高速公路项目主要有六武、安景、合铜黄等。

3 已建高速公路软土地基处理方案

3.1 蚌埠至南京高速公路（来安曹庄至明光段）项目地处安徽省东北部。软土分布近5km。主要采用四种处理方案：浅层处理、竖向排水体处理、复合地基处理、换填处理等。

3.2 合肥至徐州高速公路（涂山淮河大桥至朱围子段）项目地处安徽省北部。软土段分布在淮河北岸支流北淝河和淮河之间，为河流冲积成因，最大厚度达10m。

主要采用三种处理方案：浅层碎石垫层预压处理、深层搅拌桩复合地基处理、碎石垫层换填处理等。

3.3 芜湖至宣州高速公路项目地处安徽省东南部。为长江下游沿河漫滩平原，由长江和青弋江近代冲积而成，最大厚度达30m。

根据当地工程实践、环境条件、材料供应及施工技术状况，对于不同的填土高度、构造物形式及对工后沉降的要求，软基处理主要采用六种处理方案：预压、铺砂垫层、袋装砂井、换填碎石、复合地基（水泥粉喷桩，深层搅拌桩）及路改桥等。

4 各处理方案分析及经济指标

4.1 排水固结法排水固结法由排水系统和加压系统两部分

共同组合而成，适用处理各类淤泥、淤泥质土及冲填土等饱和粘性土地基，一般用于深度4～12米的软土处治。常用排水固结法有砂石料垫层预压固结法、砂井预压固结法、排水板预压固结法、真空

预压排水固结法等。安徽省已建高速公路中主要使用了其中的砂垫层预压固结法、砂井预压固结法、排水板预压固结法三种方案。

4.1.1 砂垫层+预压方案适用范围：路堤填土高度较小，软土埋藏不深且厚度小的地段。分析计算主要工程量为40cm砂垫层；土工格栅（一层）；预压土方（h=5m），其单位面积加固费用约111.4元/m2。费用组成如下：

4.1.2 塑料排水板+预压方案适用范围：软土厚度较大的地段，处理深度小于12米。分析计算主要工程量为40cm砂垫层；土工格栅（一层）；塑料排水板（正三角分布，间距@1.3m，板长10米）；预压土方（h=5m）其单位面积加固费用约148元/m2。费用组成如下：

4.1.3 袋装砂井+预压方案适用范围：软土厚度较大的地段，处理深度小于12米。分析计算主要工程量为60cm砂垫层；土工布（一层）；袋装砂井（正三角分布，桩径7cm，间距1.3m，桩长10m）；预压土方（h=5m）其单位面积加固费用约156.4元/m2。费用组成如下：

4.2 置换法置换法适用于淤泥、淤泥质土、杂填土等浅层处理，呈局部分布，处理深度通常控制在3m以内。常用置换法有开挖置换法、抛石挤淤法、轻型材料置换法等。安徽省主要使用了开挖置换法方案。开挖换填方案分析计算主要工程量为开挖预压土方，土工格栅（三层），换填1.5-2.0m厚碎石。其单位面积加固费用约为351.6元/m2。费用组成如下：

4.3 复合地基法水泥搅拌桩是利用水泥等材料作为固化剂，通过专用的粉体搅拌机械，用压缩空气将水泥粉均匀地喷入所需加固的软土地基中，形成具有整体性、水稳性和强度较高的复合地基。安徽省已建高速公路目前主要采用水泥土类桩方案。常用的施工方法：利用灰浆泵进行喷浆型（湿法）搅拌和利用空压机进行喷粉型（干法）搅拌。适用范围：最适宜于加固软土厚度较大的各种成因的饱和软粘土。粉喷桩处理深度不宜大于15m，浆喷桩处理深度不宜大于20m。

分析计算的主要工程量为：30cm碎石垫层；粉喷桩（桩径50cm，正三角分布，间距1.25m，桩长15m）。其单位面积加固费用约484.3元/m2。费用组成如下：

5 新处理方案的技术和经济分析

近年来，随着新技术、新工艺、新材料、新设备的不断发展，安徽省高速公路软基处理不仅处理深度在增加，处理方案也日臻完善。其中，复合地基法具有施工期短，处理深度大，效果较好等优点，一般用于桥头和深层软土（10～20m）的处治。除了已实施的水泥搅拌桩处理方案外，碎石桩、cfg桩、预应力混凝土管桩和大直径管桩等处理方案正在逐步采用。以安徽院北沿江高速公路巢湖至马鞍山段工程初步设计为例，进行计算分析，进一步探讨软基处理新方案的合理应用。

5.1 碎石桩利用夯锤的垂直夯击填入孔中的碎石，能量通过碎石向孔底及四周传递，利用桩体对桩周围土层的挤密作用，使土

与桩组成复合地基。

碎石桩桩径一般为300-1100mm，桩间距一般为1.8-4倍桩直径。常用的施工方法是振动成桩法和锤击成桩法，主要是通过振动或锤击把带有特制桩尖的钢管打入土层至设计深度，在钢管内灌入碎石，然后边振动边缓慢拔出桩管，从而形成碎石桩，并在桩顶设置水平排水层，必要时可进行堆载预压。具有置换、排水固结和复合地基的特点。

适用范围：用于挤密松散砂土、素填土和杂填土等地基，但对粉土或粉粒含量较多的粉质砂基土一般不宜使用。在石料丰富地区，软土厚度较大的地段得到广泛应用。

分析计算的主要工程量为30cm碎石垫层；预压土方（h=4m）；土工格栅（一层）；碎石桩（桩径60cm，正三角分布，间距1.4m，桩长15m）。其单位面积加固费用约541.8元/m2。费用组成如下：

5.2 cfg桩水泥粉煤灰碎石桩简称cfg桩，是在碎石桩基础上加进一些石屑、粉煤灰和少量水泥，加水拌合制成的具有一定粘结强度的桩，与桩间土、褥垫层一起形成复合地基。cfg桩桩径一般为350-500mm，桩间距一般为3-5倍桩直径。当桩径较小

（350-400mm）时，常采用振动沉管打桩机或螺旋机施工，桩径较大时一般用钻孔灌注桩的成桩设备。适用范围：可用于杂填土、饱和及非饱和粘性土、粉土、砂性土和湿陷性黄土地基中，对于软土厚度大、承载力要求高的桥涵构造物及高路堤地段，处理的厚度可大于15m。