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【摘要】：本文阐述了高等级公路路基处理的基本原则及加固原理,并对软基加固处理对策进行了论述,为正确选用软基处理方法提供依据。
【关键词】： 高等级公路 软基 处理 对策
【 abstract 】 this paper elaborates the high grade highway subgrade treatment of the basic principles of reinforcing principle, and the soft ground treatment countermeasures are discussed for the correct choose soft foundation treatment method is provided.
【 key words 】 : high grade highway soft foundation treatment countermeasures
中图分类号：TU447文献标识码：A 文章编号：
一、前言
随着山区高等级公路建设规模的扩大，建设中遇到的不良地质情形也越来越多，软土问题成为影响公路工程质量和建设工期的关键因素之一。高等级公路对地基沉降有严格的要求,过大的沉降直接影响路面的沉降,是导致路面早期破坏的主要原因之一，开展软土地基的研究对我国高等级公路的建设有着十分重要的意义。
以我国东南沿海地区软土为对象的研究较多，以工程地质环境十分复杂的西部山区软土研究很少。随着西部大开发战略的实施，对山区软土特性及其对道路工程危害的研究日益受到工程建设者的重视。根据收集到地质勘探资料揭示，山区沉积着一类在形成环境和性质上不同于一般平原和沿海地区的软土，一般称为“山地型”软土，在山区丘陵一带分布较广，主要由于软岩风化物和地表有机物经过流水搬运，沉积于地形低洼处，经过长时间的保水软化以及微生物的分解作用而形成，属于以坡洪积、湖洪积物及少量由坡残积物堆积而成。
二、软土对路基影响
（一）软土路基沉降
作为沉积类型的“山地型”软土具有一定的代表性，既有一般软土含水量高、空隙比大、压缩性高的特点，有具有其自身的特殊性，总的特点是天然含水量高,天然孔隙比大,抗剪强度低,压缩系数高,渗透系数小,地基承载力低,地基沉降变形大,而且沉降稳定历时比较长。
在施加荷载的初期，沉降速率由小到大，但随着时间的增长，沉降速率由大到小，沉降过程趋于稳定。一般认为,软土地基在外力作用下的沉降经历三个不同的阶段,表现为三种类型的沉降特征:瞬时沉降S d , 沉降发生非常迅速；主固结沉降Sc，水流的速率受到土的孔隙压力、渗透性和压缩性的影响产生的沉降；在主固结后,土表现出进一步的沉降与时间的关系,这就是次固结沉降S s。瞬时沉降可忽略水从土体流出, 其体积基本保持常数。随着孔隙水从土体中流出、孔隙压力的消散, 引起体积随时间而减少，因而地基体系逐渐发生沉降，水流的速率将降低至孔隙压力消散基本完成, 达到不变的有效应力状态。次固结沉降的大小变化极大, 一般认为软弱的有机质粘土的沉降有很大的蠕变,而坚硬的粘土则主固结引起的沉降起主要的作用。
一定荷载后,总沉降S t 以三部分之和表示。
S ( t) = S s ( t) + S d + Sc ( t)
（二）軟土路基破坏
山区软土成因及其工程性质特殊性，在山区大多路段与沟谷或河道并行，许多还经过冲、洪积扇的前缘，尤其还有暴雨、滑坡和泥石流等灾害的频繁发生，在软土地基上修建公路，使软土路基容易遭受严重侵蚀破坏。因此在山区软土地段修建公路，特别位于路基盆形沉降失稳软土地基上填筑路堤时，如果软土层滑动，路堤边坡的滑动失稳，将造成重大损失；
另外，在填土荷载的作用下，地基产生的不均匀沉降将导致路面结构和功能损坏，致使路面使用品质下降，在与桥涵等结构物连接处产生差异沉降，产生桥台跳车现象，不仅会直接影响结构物的安全，而且车辆的激烈跳动严重影响行车的平顺性和乘客的舒适性，甚至引起车祸。
软土地基在施工中同一断面基础软硬、沉降不一对路面产生影响，若路面宽、中心沉降偏大，可能引起涵管弯曲和路基、路面横坡变小。
三、软土地基加固
（一）软基处理原则
在分布有“山地型”软土地带修建高等级公路，首先在公路勘查期间应收集详细的地质资料，确定软土分布范围、构造与成因，得出可靠的软土物理力学性质指标，并进行认真的分析计算，采取必要的可靠措施对地基予以加固。
1、修建在软土地基上的路堤，要考虑稳定和沉降两方面的问题。为使工后剩余沉降量控制在路面的容许变形范围内，要计算软土地基的总沉降量和沉降速度，必要时应考虑变更工期或采取减小沉降、加速固结等措施。
2、因“山地型”软土构成复杂，分布不均匀，较难控制工后剩余沉降。应首先考虑填前填筑路堤，为保证路堤稳定需要采取相应的处理措施，考虑地基条件、公路条件及施工条件，尤其应考虑处理措施的特点、对地基的实用性和效果，以确定符合目的要求的处理措施。
（二）软基加固处理措施
根据对山区软土地基成因、破坏的机理及破坏形式的分析，在选择处理方法时首先应考虑地基的土质及土层构成(厚度、排水层等)条件，道路的性质、路堤的高度和宽度，是否为与构造物连接的地段等条件，以及工期、材料供应、施工机械作业条件和对周围环境的影响等条件，选择一种或多种技术可靠、经济合理、施工可行的方案，综合处理公路路基、桥、涵构造物地基和路基病害，通常采用的软基加处理的方法有沉降处理和稳定处理两种。
1、沉降处理。包括加速固结沉降和减小总沉降量两方面。加速固结沉降可采用加载预压、竖向排水（砂井或芯板排水）和挤实砂桩等方法。减小总沉降量可采用挤实砂桩、石灰（或水泥）桩、换填好土等办法。
公路路堤填筑施工填筑高度超过设计标高的高度时，软土地基受到超载作用而加速固结沉降，从而可较早地达到路堤设计荷载的沉降量，并减少路面铺筑后的剩余沉降量。路堤填筑到一定高度，其稳定性安全系数达到预定的下限值，可放置待软土地基通过固结而增加其剪切强度，以能支撑下一层填土重量。当软土层较厚而渗透性小时，软土地基固结自然较慢，可采用竖向排水法在地基内设置砂或塑料竖向排水井，缩短排水距离，可加速固结排水。
另外，为加速地基周围软土的固结，可采用冲击或振动方法，将砂或碎石等粒料挤入软土地基内，形成直径较大的桩体，并同原地基一起形成复合地基。
2、稳定处理。可以采用换填土、反压护道、挤实砂桩、石灰（或水泥）桩等措施增加抗滑阻力。各种加速固结沉降措施都有助于促进软土层的增长，慢速或分期填筑路堤可以达到阻止地基强度降低的目的。
厚度较小（一般小于3米）软土采取换填方法，利用山区大量存在的透水性较好的砂类或碎石类土作软土换填物，全部或部分替换软土，以达到保证路堤稳定和降低沉降量的目的，施工比较方便、迅捷，又能降低造价。软土层较薄时，可在软土地基上铺设厚度为0.5～1.2米的砂砾层，作为软土层固结所需的上部排水层，也可以作为路堤内的底部排水层，以降低路堤内水位或降低路堤内的湿度。
当路堤的填筑高度超过地基不作处理时所能容许的安全高度（称作极限高度或临界高度）时，路堤和软土层达不到要求的滑动破坏安全系数，可在路堤两侧填筑一定高度和宽度的护道，以利用护道的填土重增加稳定力矩，平衡主路堤的滑动力矩。
四、结束语
山区高等级公路建设中，特别是地质条件比较复杂的山区，软土的成因和分布比较特殊，在设计阶段必须进行详细、认真的地基勘察。因目前所采用的处理措施和工艺很多,对于具体的工程, 应根据地基条件、工程对地基的要求及工程的施工机械、 材料来源等具体情况对各种地基处理方法应进行技术、经济以及施工进度等方面的比较,选出技术上可靠, 经济上合理, 且能满足施工进度要求的最佳处理方案。
参考文献
[ 1 ] 刘丽萍. 软土路基沉降计算方法应用研究[D] . 西安:长安大
学,2001.
[ 2 ] 袁玉卿.路基路面工程[M] . 北京:中国电力出版社,2010.
[ 3 ] 何兆益.杨锡武路基路面工程[M] . 北京:人民交通出版社,2006.
[ 4 ] 殷永高. 公路地基处理[M] . 北京:人民交通出版社,2002.
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
【关键词】： 高等级公路 软基 处理 对策
【 abstract 】 this paper elaborates the high grade highway subgrade treatment of the basic principles of reinforcing principle, and the soft ground treatment countermeasures are discussed for the correct choose soft foundation treatment method is provided.
【 key words 】 : high grade highway soft foundation treatment countermeasures
中图分类号：TU447文献标识码：A 文章编号：
一、前言
随着山区高等级公路建设规模的扩大，建设中遇到的不良地质情形也越来越多，软土问题成为影响公路工程质量和建设工期的关键因素之一。高等级公路对地基沉降有严格的要求,过大的沉降直接影响路面的沉降,是导致路面早期破坏的主要原因之一，开展软土地基的研究对我国高等级公路的建设有着十分重要的意义。
以我国东南沿海地区软土为对象的研究较多，以工程地质环境十分复杂的西部山区软土研究很少。随着西部大开发战略的实施，对山区软土特性及其对道路工程危害的研究日益受到工程建设者的重视。根据收集到地质勘探资料揭示，山区沉积着一类在形成环境和性质上不同于一般平原和沿海地区的软土，一般称为“山地型”软土，在山区丘陵一带分布较广，主要由于软岩风化物和地表有机物经过流水搬运，沉积于地形低洼处，经过长时间的保水软化以及微生物的分解作用而形成，属于以坡洪积、湖洪积物及少量由坡残积物堆积而成。
二、软土对路基影响
（一）软土路基沉降
作为沉积类型的“山地型”软土具有一定的代表性，既有一般软土含水量高、空隙比大、压缩性高的特点，有具有其自身的特殊性，总的特点是天然含水量高,天然孔隙比大,抗剪强度低,压缩系数高,渗透系数小,地基承载力低,地基沉降变形大,而且沉降稳定历时比较长。
在施加荷载的初期，沉降速率由小到大，但随着时间的增长，沉降速率由大到小，沉降过程趋于稳定。一般认为,软土地基在外力作用下的沉降经历三个不同的阶段,表现为三种类型的沉降特征:瞬时沉降S d , 沉降发生非常迅速；主固结沉降Sc，水流的速率受到土的孔隙压力、渗透性和压缩性的影响产生的沉降；在主固结后,土表现出进一步的沉降与时间的关系,这就是次固结沉降S s。瞬时沉降可忽略水从土体流出, 其体积基本保持常数。随着孔隙水从土体中流出、孔隙压力的消散, 引起体积随时间而减少，因而地基体系逐渐发生沉降，水流的速率将降低至孔隙压力消散基本完成, 达到不变的有效应力状态。次固结沉降的大小变化极大, 一般认为软弱的有机质粘土的沉降有很大的蠕变,而坚硬的粘土则主固结引起的沉降起主要的作用。
一定荷载后,总沉降S t 以三部分之和表示。
S ( t) = S s ( t) + S d + Sc ( t)
（二）軟土路基破坏
山区软土成因及其工程性质特殊性，在山区大多路段与沟谷或河道并行，许多还经过冲、洪积扇的前缘，尤其还有暴雨、滑坡和泥石流等灾害的频繁发生，在软土地基上修建公路，使软土路基容易遭受严重侵蚀破坏。因此在山区软土地段修建公路，特别位于路基盆形沉降失稳软土地基上填筑路堤时，如果软土层滑动，路堤边坡的滑动失稳，将造成重大损失；
另外，在填土荷载的作用下，地基产生的不均匀沉降将导致路面结构和功能损坏，致使路面使用品质下降，在与桥涵等结构物连接处产生差异沉降，产生桥台跳车现象，不仅会直接影响结构物的安全，而且车辆的激烈跳动严重影响行车的平顺性和乘客的舒适性，甚至引起车祸。
软土地基在施工中同一断面基础软硬、沉降不一对路面产生影响，若路面宽、中心沉降偏大，可能引起涵管弯曲和路基、路面横坡变小。
三、软土地基加固
（一）软基处理原则
在分布有“山地型”软土地带修建高等级公路，首先在公路勘查期间应收集详细的地质资料，确定软土分布范围、构造与成因，得出可靠的软土物理力学性质指标，并进行认真的分析计算，采取必要的可靠措施对地基予以加固。
1、修建在软土地基上的路堤，要考虑稳定和沉降两方面的问题。为使工后剩余沉降量控制在路面的容许变形范围内，要计算软土地基的总沉降量和沉降速度，必要时应考虑变更工期或采取减小沉降、加速固结等措施。
2、因“山地型”软土构成复杂，分布不均匀，较难控制工后剩余沉降。应首先考虑填前填筑路堤，为保证路堤稳定需要采取相应的处理措施，考虑地基条件、公路条件及施工条件，尤其应考虑处理措施的特点、对地基的实用性和效果，以确定符合目的要求的处理措施。
（二）软基加固处理措施
根据对山区软土地基成因、破坏的机理及破坏形式的分析，在选择处理方法时首先应考虑地基的土质及土层构成(厚度、排水层等)条件，道路的性质、路堤的高度和宽度，是否为与构造物连接的地段等条件，以及工期、材料供应、施工机械作业条件和对周围环境的影响等条件，选择一种或多种技术可靠、经济合理、施工可行的方案，综合处理公路路基、桥、涵构造物地基和路基病害，通常采用的软基加处理的方法有沉降处理和稳定处理两种。
1、沉降处理。包括加速固结沉降和减小总沉降量两方面。加速固结沉降可采用加载预压、竖向排水（砂井或芯板排水）和挤实砂桩等方法。减小总沉降量可采用挤实砂桩、石灰（或水泥）桩、换填好土等办法。
公路路堤填筑施工填筑高度超过设计标高的高度时，软土地基受到超载作用而加速固结沉降，从而可较早地达到路堤设计荷载的沉降量，并减少路面铺筑后的剩余沉降量。路堤填筑到一定高度，其稳定性安全系数达到预定的下限值，可放置待软土地基通过固结而增加其剪切强度，以能支撑下一层填土重量。当软土层较厚而渗透性小时，软土地基固结自然较慢，可采用竖向排水法在地基内设置砂或塑料竖向排水井，缩短排水距离，可加速固结排水。
另外，为加速地基周围软土的固结，可采用冲击或振动方法，将砂或碎石等粒料挤入软土地基内，形成直径较大的桩体，并同原地基一起形成复合地基。
2、稳定处理。可以采用换填土、反压护道、挤实砂桩、石灰（或水泥）桩等措施增加抗滑阻力。各种加速固结沉降措施都有助于促进软土层的增长，慢速或分期填筑路堤可以达到阻止地基强度降低的目的。
厚度较小（一般小于3米）软土采取换填方法，利用山区大量存在的透水性较好的砂类或碎石类土作软土换填物，全部或部分替换软土，以达到保证路堤稳定和降低沉降量的目的，施工比较方便、迅捷，又能降低造价。软土层较薄时，可在软土地基上铺设厚度为0.5～1.2米的砂砾层，作为软土层固结所需的上部排水层，也可以作为路堤内的底部排水层，以降低路堤内水位或降低路堤内的湿度。
当路堤的填筑高度超过地基不作处理时所能容许的安全高度（称作极限高度或临界高度）时，路堤和软土层达不到要求的滑动破坏安全系数，可在路堤两侧填筑一定高度和宽度的护道，以利用护道的填土重增加稳定力矩，平衡主路堤的滑动力矩。
四、结束语
山区高等级公路建设中，特别是地质条件比较复杂的山区，软土的成因和分布比较特殊，在设计阶段必须进行详细、认真的地基勘察。因目前所采用的处理措施和工艺很多,对于具体的工程, 应根据地基条件、工程对地基的要求及工程的施工机械、 材料来源等具体情况对各种地基处理方法应进行技术、经济以及施工进度等方面的比较,选出技术上可靠, 经济上合理, 且能满足施工进度要求的最佳处理方案。
参考文献
[ 1 ] 刘丽萍. 软土路基沉降计算方法应用研究[D] . 西安:长安大
学,2001.
[ 2 ] 袁玉卿.路基路面工程[M] . 北京:中国电力出版社,2010.
[ 3 ] 何兆益.杨锡武路基路面工程[M] . 北京:人民交通出版社,2006.
[ 4 ] 殷永高. 公路地基处理[M] . 北京:人民交通出版社,2002.
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。