摘要：結合廣州至河源高速公路建設期間線內軟弱地基處理的具體辦法,簡述軟弱地基處理設計的理論,說明各類方法的作用機理和適用范圍，并提出了部分改進措施，提高了高速公路地基的承載力和強度，減少了路基的不均勻沉降。同時歸納總結了各類軟弱地基處理的具體方案的施工細節和注意事項。
　　關鍵詞：高速公路，地基處理，理論設計，承載力，處理方案
　　
　　廣州至河源高速公路是廣州市網規劃“五環十八射”中的“第六射”，位于廣州市東北面，項目起于龍眼洞春崗立交，與華南三期對接，橫穿蘿崗、白云、增城、龍門永漢、沙逕、龍華、龍江、路溪、博羅公莊、顯村、麻陂、石壩，終點與惠河高速相接，路線全長約145.34km。
　　廣州至河源高速公路走廊區及其附近主體屬于新構造相對隆起區，地貌構成上為九連山山脈西南段和羅浮山山脈的一部分，以低山丘陵區分布面積最大。盆地與河流洼地分布面積約占30%，其中往往有河流階地、邊灘、心灘和沙洲等堆積地貌以及剝蝕、溶蝕殘丘發育。故本項目在實施階段將面臨在多種淺層及深層的軟弱地基上填筑路基的現實問題。
　　隨著廣州至河源高速公路施工的全面鋪開，在清除表層覆土后，逐漸揭露出很多軟弱地層的問題，在完成觸探、標貫、補堪等一系列摸清地質情況的基礎工作后，為確保路基的安全和穩定，防止因抗剪強度不足產生局部或整體剪切破壞，造成塌方邊坡和路基失穩;避免不均勻沉降引起路面開裂;避免水或溫度的變化引起地基強度或變形的變化等一系列問題的產生，本人認為對這些地基問題必須認真對待和妥善處理，處理的恰當與否直接關系到工程質量、投資和進度。本文在查閱相關資料的基礎上并結合工程實施過程中的具體問題全方位地對地基處理的辦法進行總結和歸納。
　　1.換填法
　　當軟弱土層的承載力和變形滿足不了基礎或路基設計的使用要求，土層厚度又不大時，宜將基礎底面或路面下處理范圍內的軟弱土層部分或全部挖去，然后分層換填強度較大的砂、碎石、素土、灰土、高爐十渣、粉煤灰或其他性能穩定、無浸蝕性的材料，并用機械碾壓、重錘夯實或平板振動法使填土達到設計要求的密實度。回填部分稱為墊層。此方法根據土中附加應力分布規律讓墊層直接承受上部較大的應力，軟弱層承受較小的應力，以滿足對地基的要求。
　　機械碾壓法:使用于處理淺層非飽和軟弱地基、濕陷性黃土地基、膨脹土地基、季節性凍土地基、素填土和雜填土地基。主要是基坑開挖面積大和回填土方量較大的工程。
　　重錘夯實法:適用于地下水位以上稍濕的粘性土、砂土、濕陷性黃土、雜填土以及分層填土地基。
　　平板振動法:適用于處理非飽和無粘性土或粘粒含量少、透水性好的雜填土地基。
　　2.深層密實法
　　2.1強夯法
　　將幾十噸的重錘從幾十米高處自由落下，對土進行強力夯擊。強大的夯擊能，使深層土液化和動力固結，土體密實，用以提高地基承載力和減少沉降，消除土的濕陷性、脹縮性和液化性。對厚度<6m的軟弱土層常采用邊夯邊填碎石邊擠淤的方法(強夯置換法)，在地基中形成深度為3m-6m、直徑為2m左右的碎石柱體，與周圍土體形成復合地基，提高地基承載力和減少沉降變形。
　　強夯法適用于碎石土、砂土、素填土、雜填土、低飽和的粉土、粘土、濕陷性黃土。強夯置換法適用于軟粘土。
　　2.2擠密法
　　以振動、沖擊或帶套管等方法成孔，然后向孔中回填碎石、礫石、砂、石灰、雜填土、灰土、二灰等材料，形成碎石樁、砂樁、砂石樁、石灰樁、雜土樁、灰石樁、二灰樁等。在樁打人地基時對地基土產生豎向和橫向擠壓，使小顆粒填入大顆粒的空隙，土顆粒彼此緊靠，空隙減小。土體的壓縮性減小和抗剪強度提高，柱體又具有較大的承載力和變形模量。樁與土體組合形成復合地基，提高承載力，減少沉降，消除或部分消除土的濕陷和液化。
　　砂樁、碎石樁適用于雜填土、松散砂土，對軟土地基經實驗證明有效后才可用。石灰樁適用于軟弱粘性土和雜填土。雜土樁、石灰樁、二灰樁適用于地下水位以上深度為5m-10m的濕陷性黃土和人工填土。
　　2.3水泥粉煤灰碎石樁
　　水泥粉煤灰碎石樁是在碎石樁的基礎上摻人適量的石屑、粉煤灰和少量的水泥拌和后制成的一種具有膠結強度的樁體，是處理軟弱地基的一種新方法。該方法避免了碎石樁在周圍軟弱土體較弱時產生的膨脹變形破壞，而且地基的承載力也比碎石樁有大幅度的提高。
　　3.排水固結法
　　設置排水系統（水平排水墊層和豎向排水體構成)改善排水條件，同時增加固結壓力(堆載加壓法、真空法、降低地下水位法和電滲法)，使飽和的軟粘土地基在荷載的作用下，空隙中的水被慢慢排除，空隙體積慢慢地減小，地基發生固結變形，提高地基的承載力和穩定性，并使沉降提前完成。此法適用于處理厚度較大的飽和軟粘土和沖填土地基，對于厚度較大的淤泥質土須在實驗的基礎上應用。
　　3.1排水系統（袋裝沙井及塑料排水板）
　　袋裝沙井及塑料排水板的處理方法是通過向天然地基內打入袋裝沙井或塑料排水板形成豎向排水通道與地面水平排水砂墊層相連,組成排水系統,利用路堤自重進行堆載預壓,促使地基土中孔隙水排出,超靜孔隙水壓力逐漸消散,孔隙比隨之減小,在發生地基沉降的同時,相應的強度亦隨之增長。塑料排水板應用于軟基加固,國內已有很多工程實例和成功的經驗。由于國產排水板價格低廉,是目前深層軟基處理措施中費用最低的一種產品。
　　3.2增加固結壓力
　　為達到該處理目的可使用堆載加壓法、真空法、降低地下水位法和電滲法等施工工藝，以下重點介紹真空(堆載)預壓法。
　　真空(堆載)預壓法軟基處理的基本原理是通過安裝一定的抽真空設備和利用一定的密封材料在加固區土體范圍內形成一個負壓水頭,同時加載增加了土體內部孔隙水力,使影響土體工程性質的氣、液相體沿著最佳設計路徑盡快排出,從而達到加固土體的目的(可簡稱為內壓外吸法).
　　真空(堆載)預壓法設計中不僅要考慮豎向排水的深度、平面布置方式、間距和砂墊層的厚度,而且要考慮抽真空排水體系濾管的平面布置方式、間距,同時還要計算抽真空設備的數量。
　　真空(堆載)預壓法隨著研究開發的不斷深入,已獲得了豐富的施工經驗,并總結出了一套完整的施工工藝:①施工準備,清理場地,搭臨;②鋪設砂墊層,打設袋裝砂井或排水板;③水平排水濾管的布設及安裝;④鋪、埋密封膜及布置密封膜保護設施;⑤真空設備的安裝和真空試抽;⑥正常抽真空維護,高速公路路堤填筑(堆載);⑦工程驗收.真空(堆載)預壓法的施工工藝雖比成熟的堆載、超載預壓法來說要復雜一些,但就施工工藝本身所動用的施工機械、施工設備和施工人員而言并不十分復雜,在真空(堆載)預壓法施工過程中只要做到責任性強,施工細心,把握好每道工序的要點,施工質量完全能夠滿足設計要求。
　　4.化學加固法
　　4.1灌漿法
　　利用水泥漿液、粘土漿液或其他化學漿液，通過灌注壓入、高壓噴射和機械攪拌，使漿液和土顆粒膠結起來的地基處理方法。此法適用處理砂土、粉土、淤泥質粘土、粉質粘土、粘土和一般人工填土。
　　該方法效果良好，特別是處理城市道路的軟土地基，不但技術上可行，經濟上合理，縮短了工期，而且極大地減少了對環境的污染。
　　4.2高壓噴射注漿法
　　將帶有特殊噴嘴的注漿管，通過鉆孔置人要處理的土層的預定深度，然后將水泥漿液以高壓沖切土體，在噴射漿液的同時，以一定速度旋轉、提升，即形成水泥土圓柱體。若噴嘴提升而不旋轉，則形成墻狀固結體。加固后可以提高地基承載力，減少沉降，防止砂土液化、管涌和基坑隆起。此法適用于處理淤泥、淤泥質土、粘性土、粉土、黃土、砂土、人工填土等地基。當土中含有較多的大顆粒徑的塊石、堅硬粘性土、大量植物根莖或有過多有機質時，應根據現場實驗結果確定其適用程度。對地下水流速度過大、漿液無法凝固、永久凍土以及對水泥有嚴重腐蝕的地基不適合采用此法。
　　4.3水泥土攪拌法
　　該法是用于加固飽和粘性土的一種新方法。利用水泥漿(水泥粉)或石灰漿(石灰粉)等材料作為固化劑，通過特制的攪拌機械，在地基深處就地將軟土和固化劑強制攪拌，在固化劑和軟土間產生的物理和化學反應，使軟土固結成具有整體性和一定強度的水泥加固土，從而提高地基的強度和增大變形模量。此法適用于處理淤泥、淤泥質土、粉土和含水量較高且地基承載力低的粘性土地基，當處理泥炭質土或地下水具有侵蝕性時，宜通過實驗來確定其適用程度。另外，此法不能用于含石塊的雜填土等。
　　5.加筋法
　　5.1土工合成材料
　　此材料是一種新型的建筑材料，是有聚合物形成的纖維制品材料的總稱，在地基土體內鋪設土工合成材料兼起拉筋的作用。土工聚合物根據加工方法不同種類很多，常見的為以下幾類:①有紡織土工織物，由相互正交的纖維組成，與通常的棉毛織品相似;②編織型土工織物，由單股或多股線帶編織而成，與通常編織的毛衣相似;③無紡型土工織物，織物中纖維的排列不規則，與通常的毛毯相似;④土工膜在各種塑料、橡膠、土工纖維上噴涂防水材料制成的各種不透水膜;⑤土工格柵，由聚乙烯或聚丙烯板通過打孔，單向或雙向拉伸擴孔制成孔格為lOmm-100mm的圓形、橢圓形、方形或長方形的格柵;⑥土工墊，將一塊波浪狀細土工聚合網片以一定的間隔和另一塊平整的細網片熔接在一起形成的一種三維結構，通常由黑色聚乙烯制成，厚度為15mm-20mm。
　　土工織物具有良好的透水性、滲濾、加筋補強、隔離、防滲和防護作用。具有相同孔徑的土工聚合物和砂的滲透性大致相同但比砂的孔隙率大的多，在發生滲流時細顆粒流向土工織物的濾層，部分通過土工聚合物，留下較粗的顆粒，在濾層前形成一定厚度的土層阻止土粒的繼續流失，即土工織物和一定厚度的土層形成一個完整的反濾系統。土工織物具有一定的拉伸強度和變形特性，且能緊貼地基表面使上層的荷載均勻地分布在地層中，從而提高地基的承載力和強度，增加地基的穩定性。此法適用于沼澤地、泥炭地和軟土地基。
　　5.2樁體
　　采用在軟弱土層上設置樹根樁、碎石樁、砂樁等形成復合土體，作用機理和適用范圍同擠密法。
　　6.結束語
　　上述是按照地基處理的作用機理分類的常見地基處理方法，但每種處理方法又可能具有多種處理效果。如擠密碎石樁具有置換、擠密、排水、加筋的多種作用;石灰樁既擠密又吸水，吸水后又進一步擠密等反復作用，在各種擠密法中又存在置換作用。總之，在地基處理時要根據具體的土質、當地的施工條件，因地制宜，選擇既經濟又有效的處理方法。
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