见刊快的核心期刊浅析高速公路沿线不良地质

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摘要：摘要：立足我国实际的地形，地质条件详细阐述了软土地基的定义，辨别指标、特性。分析了软土地基对高速公路质量的危害。就当前国内外公路软土地基设计和施工的情况系统地介绍了我国常用的软土地基处理的作用机理，施工工艺，施工中的注意事项，优缺点及使用

　　摘要：立足我国实际的地形，地质条件详细阐述了软土地基的定义，辨别指标、特性。分析了软土地基对高速公路质量的危害。就当前国内外公路软土地基设计和施工的情况系统地介绍了我国常用的软土地基处理的作用机理，施工工艺，施工中的注意事项，优缺点及使用条件等。

　　关键词：高等级公路 软土地基 特性 危害 处置措施

　　(一)软土地基的定义及鉴别指标

　　对软土的定义特征与成因类型目前还没有统一的标准。《公路工程名词术语》(JTJ002-87)对软土定义为：软土主要由天然含水量大，压缩性高，承载能力低的淤泥沉积物及少量腐殖质所组成的土。在工程实践中，人们对软土的含义以基本取得共识，对软土地基的鉴别通常按照天然含水量、相对含水量、天然空隙比、渗透系数、压缩系数和十字扳剪切强度等指标综合鉴定。见下表所列：

　　软土鉴别指标表

　　软粘土主要由粘土粒及粉粒组成，常含有有机质。

　　(二)软土地基的主要特性：

　　我国各地不同成因的软土都具有大致相同的共性，其基本物理，力学特性如下：

　　(1)具有高含水量、低密度、低强度、高压缩性、低透水性和中等灵敏度的特点。

　　(2)具有一定的结构性，即具有能变性和蠕变性，其絮凝状结构的主要作用是增大了土骨架的刚度。因此其力学特性与应力水平密切相关。应力水平较低时，土会呈现良好的力学特性。应力水平超过某临界值时，土的结构性破坏，力学性质明显恶化。

　　(3)往往存在硬壳层 该硬壳经地表风化，淋浇作用形成，具有中等的压缩性，较高的强度，较强的结构性。因此在路堤高度为 时，可充分利用硬壳而不做处理。

　　(三)软土地基对高速公路的危害

　　高等级公路建设中因地基问题引起的危害大约有以下三个方面：

　　(1)强度及稳定性的问题 由于公路等级高，填土厚度大，当地基的抗剪强度不足以承受路堤及路面外荷载时，地基可能会产生局部或整体的剪切破坏，造成路堤沉陷，塌方，失稳，桥台破坏。

　　(2)沉降变形的问题 当地基上部荷载及外荷载的作用下产生过大的沉降变形时，会影响道路的正常使用。

　　(3)地震，车辆震动等动力荷载可能引起地基土特别是饱和无粘性土的液化失稳及震陷等。另外，由于外界水循环变化，湿度变化等引起的冻融等也能引起地基强度和变形的显著变化，从而影响道路的正常使用。

　　(四)软土地基常用的处理措施

　　1.浅表层软基的处理方法

　　浅表层软基处理施工工艺简单，投资少。是施工中经常采用的方法。浅层软弱地基的处理一般采用设置垫层法，挖除换填法，抛石挤淤法和爆炸排淤法。

　　1.1设置垫层法 对浅表层的软弱地基，且路基填方较低，在使用中软基沉降值比不影响设计预期目的时，可在软基上直接铺设垫层，主要有砂垫层，砂砾垫层，灰土垫层等。

　　1.2挖除换填法 在高速公路施工中遇到含水量较高，软弱层较浅，且易于挖除不适宜材料时，一般采取挖降填换法。回填材料可视具体情况用砂，砂砾，灰土或其他适宜的材料。

　　1.3抛石挤淤法和爆炸排淤法 高等级公路经过水塘，鱼池和较深的流动性强的淤泥地段。一般适合用这两种方法处理。适用于高含水量，高压缩性的淤泥。淤泥质粘土软基及水下软基的处理。

　　2.深层、夹层及强度不均匀的复杂地基处理

　　2.1砂桩法、袋装砂井法和塑料板法

　　①挤密砂桩 挤密砂桩处理法是采用类似沉管灌注桩的机械和方法，通过冲击和震动，把砂挤入土中而形成。挤密砂桩的主要作用是将地基挤实排水固结，从而提高地基的整体抗剪强度与承载力，减少地基的沉降量和不均匀沉降。这种方法一般能较好的适用于砂性土。不适用于饱和的软粘土地基处理。

　　②袋装砂井 袋装砂井是事先把砂装入长条形透水性好的编织袋内，将袋装砂放入套管井内，填塞密实，逐节拔出套管，顶面铺设水平砂垫层或排水砂沟，软基中的水分在上部路基填土载荷的作用下，通过砂与水平砂垫层或纵横相连通的排水砂沟相通，形成排水通道。袋装砂井的直径小，材料消耗小，工程造价低，施工速度快，设备轻型，适应在软弱地基上施工，一般情况，当泥沼或软土层厚度超过 ，且路堤自重静压超过天然地基承载力很多，特别是地基土水平位移较大时，经常采用这种方法。

　　③塑料板排水法 塑料板排水法是一种用塑料排水板作为竖向排水材料，通过排水预压达到提高地基承载力的一种先进加固软土地基的方法。塑料排水板排水预压固结法的作用机理是通过打入软基中与水平砂垫层相结合起到排水固结的作用。主要适用于软土层较深厚，地下水位较高的软基处理。

　　2.2加固土桩法和振冲碎石桩法

　　①加固土桩法 加固土桩法是用某种专用机械将软土地基的局部范围(某一深度，某一直径)内的软土桩体用生石灰、水泥、粉煤灰等加固材料改良，加固而形成。与桩间软土形成复合地基。从而降低土中的含水量。提高地基强度，减少沉降量。其施工有拌和桩法，粉喷桩法等。粉喷桩加固软基主要适用于高含水量、高压缩性的淤泥。淤泥质粘土及桥头软基处理。

　　②振冲碎石桩 振冲碎石桩和挤密砂桩不同。它不是使地基挤密，而是利用产生水平振动的管状设备。以高压水流边振边冲，在软弱粘性地基中成孔，然后在孔内分批填入碎石加以振密制桩，并与周围粘性土形成复合地基。

　　本方法与排水固结法相比，具有加固周期短，快速连续加载等优点，它一般适用于砂土和粘土含水量小于 的软基土质。

　　2.3加筋土工布 加筋土工布一般被铺设在路堤底部，以调整上部荷载对地基的应力分布，通过加筋土工布的纵横向抗拉力，来提高地基的局部抗剪强度和整体抗滑定性，并减少地基的侧向挤出量。一般适用于强度不均匀的软基地段、路基高填土、填挖结合处或桥头填土的软基处理。

　　2.4钢渣桩法 钢渣桩法处理软基是利用工业废料的转炉钢渣作为加固材料，灌入事先形成的桩孔中，经振动密实，吸水固结而形成的桩体，加固机理是转炉钢渣吸收软基中的水分，桩体膨胀形成与周围土体挤密的主体，与地基开成整体受力结构。钢渣桩还没有大量运用在高等级公路的软基处理上，也没有统一的标准规范可依。但它成本低，若能就地取材，还能解决环境污染问题，不失为一种好的软基处理方法。

　　2.5反压护道法 反压护道法的原理是在路堤两侧填筑一定宽度和高度的护道，以平衡路堤下的淤泥或泥灰向路堤两侧的胀力。从而保证路堤的稳定。由于反压护道占地较大，因此一般不宜大面积使用，仅在桥台高度填土地段局部少量使用。

　　2.6综合(组合)处治法 在实际工程中，由于一种处治措施的效果和作用是有局限性的，而遇到的情况往往比较复杂，可能既要解决变形问题，又要解决强度问题，就势必需要采用两种及其以上的措施加以综合处治。

　　3结语

　　①真实的地质资料，软土地基上公路路堤的设计与施工质量在很大的程度上取决于地质资料的真实性和代表性。因此在设计和施工之前，须要认真钻探，并用十字板、静力触探仪进行现场测试，室内试验尽可能采用自动化程度高的试验手段。从而取得有代表性的地层资料。

　　②软基处理的各种方法均有其针对性，适用范围以及局限性。在实际工程中，应根据地质资料，结合水文气象资料，工期等因素。采用不同的技术措施进行沉降设计和稳定验算。经技术经济论证，选择最佳的设计施工方案。并最好将两种或两种以上的方法综合运用，才能取得理想的处治效果。

　　③必要的沉降观测 在进行高速公路，一级公路和二级公路软土地基的设计和施工时，应结合工程修筑试验工程和进行必要的沉降和稳定观测，以验证设计方案的合理性和指导施工。从而保证工程质量。

　　④在高等级公路施工中，软基处理是基础中的基础工作。只有对软基处工作精心组织，认真施工操作，严把质量关，才能达到预期目的。从而为保证高等级公路和施工质量打下坚实的基础。

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