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[摘 要]近年来，随着我国高速公路建设的快速发展，广大的公路建设者对不良地质段路基工程的施工技术进行了大胆的探索。对不良地质段路基的系统研究依然是公路设计、施工和科研面临的一项艰巨任务。
[关键词]高速公路 路基 施工
中图分类号：U415.6 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）25-0127-01
一.是公路建设质量和运营质量的保证
不良地质段路基在路基工程中所占比例虽然不大，但若处理不好，不仅影响路基质量，造成路基病害，甚至酿成工程灾害，中断交通，影响道路运营和增加养护维修费用。因此，不良地质段路基是影响公路建设质量和运营的关键。作好不良地质段路基的施工是提高公路建设质量的保证。
二.是提高公路路线质量的根本保证
为避免出现不良地质段路基而采取绕线避开的办法，常会导致路线标准降低，这对于低等级公路或许是可行的。但高速公路和一级公路由于线形标准高，绕避不仅会严重降低线形质量，而且将增加路线长度，反而使工程总造价增加。而通过不良地质段路基处治，可以避免由于路线绕避导致的公路线形标准降低。
1.软土路基
软土工程地质特征：软土一般是指主要由细粒土组成的孔隙比大（e>1.0）、天然含水量高（ω>ωL）、压缩性高（>0.5MPa-1）、强度低（cu<30kPa）和具有灵敏结构性的土层。包括淤泥、淤泥质黏性土、淤泥质粉土等。通常把经生物化学作用形成的、含较多有机物（大于5%）的软弱黏性土称为淤泥类土。其中孔隙比大于1.5的称为淤泥，孔隙比小于1.5的称为淤泥质土。表1-1是区分软土与一般黏性土的物理力学性质指标。
以饱水的软弱黏性土沉积为主的地区，称为软土地区；以泥炭沉积为主的地区，称为泥沼地区。软土在我国沿海、沿湖、沿河地带有广泛分布；泥沼在我国兴安岭、长白山、三江平原及青藏高原等地区亦有广泛分布。
软土和泥沼沉积物，都具有天然含水量大、孔隙比大、压缩性高和强度低的特点，在其上修建公路时，容易导致路堤失稳或沉降过大而出现路基、路面破坏等问题。
对软土路基的处置方法的选择应因地制宜，就地取材。优先考虑当地具有的处治材料。浅层处治通常采用换填法和抛石挤淤法；砂垫层和土工合成材料加筋方法是局部软土处理的常用方法；堆载预压、袋装砂井和塑料板排水等方法是厚层软土路基处治的常用方法。本文重点介绍过去不常用而近年来越来越频繁使用的一些软土路基加固技术，如振冲碎石桩、CFG桩、碎石注浆桩及强夯法等方法。
三.振冲碎石桩加固软土路基的施工技术
振冲碎石桩是利用一个产生水平振动和施加垂直力的管状设备在软土地基中成孔，再在孔内分批填入碎石填料，同时将振动设备沉至填料中进行振实，在地基中形成密实的桩体。碎石桩在软土地基中起到置换、排水、加筋和垫层的作用，该桩体和原来的地基构成复合地基，从而减少地基的变形，提高土体抗剪强度，增强地基稳定性。碎石桩处理软土地基有施工工艺简单、成桩速度快、工程造成价低等优点。近年来，较频繁地应用于我国高速公路软土路基处理中。
1.振冲碎石桩加固机理
由于淤泥质黏土属饱和软土，碎石桩起着置换软土的作用。对于软弱层不太厚的情况，桩端可以直接作用于下部硬岩层，此时复合土层中的桩体在荷载作用下会产生应力集中现象，由于桩体的压缩模量远比软土层大，故而通过基础传给复合地基的外加压力随着桩、土的等量变形会逐渐集中到桩上去，从而使软土承担的压力相应减少。结果，与原地基相比，复合地基的承载力明显提高，压缩性显著降低。如果软弱土层厚度较大，桩体也可不贯穿整个软弱土层，软弱土层只有部分厚度转变为复合土层起着垫层的作用，将荷载引起的应力向四周横向扩散，使应力分布趋于均匀，从而提高地基整体的承载力，减少沉降量。
在振冲制桩过程中，由于振动、挤密、扰动等作用，尽管地基土中会出现较大的附加孔隙水压力，但随着时间的推移，原地基土的结构强度有一定程度的恢复，孔隙水压力逐渐向桩体转移消散，其结果是有效应力增大，颗粒结构重新排列，形成比较稳定的颗粒接触关系，孔隙数量显著减少，土的结构趋于致密，稳定性增强，强度不断增大。
碎石桩在地基中还起着竖向排水通道和提高土基抗滑能力的作用，大大缩短了孔隙水的水平渗透途径，促进了土中孔隙水压力的消散，提高了饱和黏土排水固结的能力，使沉降稳定加快。
2.振冲碎石桩的施工施工流程见（图1）
（1）施工放样：根据设计文件提供的控制点坐标测放控制轴线和桩位，桩位测放点与设计桩位的允许偏差不大于50mm。
（2）造孔及清孔：
振冲器嘴中心对准桩位，允许偏差不大于50mm。施工振冲器可采用ZCQ30型，轮胎吊机要求起吊能力大于（100～200）kN，对加固深度不小于12m的吊机，施工可选用16t吊车，水泵规格要求出水压400～600Pa，流量2000m3/h以上，施工技术参数可根据试验孔施工情况确定，如某工程：采用在无间隔时间下，造孔电流110A，造孔水压0.2～0.4MPa，加密电流70A，加密水压0.2～0.4MPa，加密段30～50cm，留振时间12s。造孔过程中振冲器应处于悬垂状态，孔位如发生人的偏斜，应及时纠正。造孔深度应低于设计桩底标高300～500mm。造孔速度控制在0.5～0.2m/min为宜。造孔后当孔径不够、存在狭窄段或返出泥浆过稠时，应进行清孔。做法是将振冲器孔底提到孔口或在需要清孔段上下提位，使孔顺自通畅，孔径满足要求，返水较清为止。清孔必须紧接着造孔进行，不应在开始填料制桩后再进行清孔，以避免清孔料将碎石桩体隔开产生断桩。造孔中心与设计桩位中心允许偏差不应大于50mm。
（3）制桩：
填料制桩从孔底开始，自下而上逐段进行，清孔结束和第一次填料后，振冲器振到桩底，中间不得漏振，杜绝产生断桩。控制每次填料量和振冲器的提升高度，以确保加密段长度控制在300～500mm，并保证达到加密电流值以后的留振时间，使节桩体密实、桩径应达到设计要求。桩顶中心与设计桩位允许偏差不应大于0.2d（d为设计桩径）。
（4）铺设垫层：
成桩后立即铺300mm厚的碎石垫层，利用铲运车向前投料同时碾压垫层，使之密实。随着施工向前推进，已施工部分可作为碎石堆场进行预压，完成一个施下段再用带振压路机振压，以利于地基上中水的排出并加快地基土的固结速度，使上部荷载分布均匀，沉降均匀化。
4.振冲碎石桩施工的质量控制
（1）严格控制水量和水压：
控制水量保证孔内充满水，目的是防止塌孔，以免影响施工；水压由土质强度决定，强度低的软土宜取小值，强度高的土宜取大值。成孔过程水量与水压要采用最大值，但当接近设计加固深度时，要降低水压，以免扰动桩底下的土层。另加料振密时水量及水压均宜小。
（2）严格控制电压和电流：
电压稳定在（380±20）V，空载电流加10～15A，或额定电流的90%为施工中的密实电流，严禁超过额定电流施工。
（3）留振时间：
振冲器在固定深度位置的停留时间宜为10～20s。
（4）加料原则：
“少吃多餐”，注意不宜过猛，勤加料，且每次不宜加得过多。
[关键词]高速公路 路基 施工
中图分类号：U415.6 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）25-0127-01
一.是公路建设质量和运营质量的保证
不良地质段路基在路基工程中所占比例虽然不大，但若处理不好，不仅影响路基质量，造成路基病害，甚至酿成工程灾害，中断交通，影响道路运营和增加养护维修费用。因此，不良地质段路基是影响公路建设质量和运营的关键。作好不良地质段路基的施工是提高公路建设质量的保证。
二.是提高公路路线质量的根本保证
为避免出现不良地质段路基而采取绕线避开的办法，常会导致路线标准降低，这对于低等级公路或许是可行的。但高速公路和一级公路由于线形标准高，绕避不仅会严重降低线形质量，而且将增加路线长度，反而使工程总造价增加。而通过不良地质段路基处治，可以避免由于路线绕避导致的公路线形标准降低。
1.软土路基
软土工程地质特征：软土一般是指主要由细粒土组成的孔隙比大（e>1.0）、天然含水量高（ω>ωL）、压缩性高（>0.5MPa-1）、强度低（cu<30kPa）和具有灵敏结构性的土层。包括淤泥、淤泥质黏性土、淤泥质粉土等。通常把经生物化学作用形成的、含较多有机物（大于5%）的软弱黏性土称为淤泥类土。其中孔隙比大于1.5的称为淤泥，孔隙比小于1.5的称为淤泥质土。表1-1是区分软土与一般黏性土的物理力学性质指标。
以饱水的软弱黏性土沉积为主的地区，称为软土地区；以泥炭沉积为主的地区，称为泥沼地区。软土在我国沿海、沿湖、沿河地带有广泛分布；泥沼在我国兴安岭、长白山、三江平原及青藏高原等地区亦有广泛分布。
软土和泥沼沉积物，都具有天然含水量大、孔隙比大、压缩性高和强度低的特点，在其上修建公路时，容易导致路堤失稳或沉降过大而出现路基、路面破坏等问题。
对软土路基的处置方法的选择应因地制宜，就地取材。优先考虑当地具有的处治材料。浅层处治通常采用换填法和抛石挤淤法；砂垫层和土工合成材料加筋方法是局部软土处理的常用方法；堆载预压、袋装砂井和塑料板排水等方法是厚层软土路基处治的常用方法。本文重点介绍过去不常用而近年来越来越频繁使用的一些软土路基加固技术，如振冲碎石桩、CFG桩、碎石注浆桩及强夯法等方法。
三.振冲碎石桩加固软土路基的施工技术
振冲碎石桩是利用一个产生水平振动和施加垂直力的管状设备在软土地基中成孔，再在孔内分批填入碎石填料，同时将振动设备沉至填料中进行振实，在地基中形成密实的桩体。碎石桩在软土地基中起到置换、排水、加筋和垫层的作用，该桩体和原来的地基构成复合地基，从而减少地基的变形，提高土体抗剪强度，增强地基稳定性。碎石桩处理软土地基有施工工艺简单、成桩速度快、工程造成价低等优点。近年来，较频繁地应用于我国高速公路软土路基处理中。
1.振冲碎石桩加固机理
由于淤泥质黏土属饱和软土，碎石桩起着置换软土的作用。对于软弱层不太厚的情况，桩端可以直接作用于下部硬岩层，此时复合土层中的桩体在荷载作用下会产生应力集中现象，由于桩体的压缩模量远比软土层大，故而通过基础传给复合地基的外加压力随着桩、土的等量变形会逐渐集中到桩上去，从而使软土承担的压力相应减少。结果，与原地基相比，复合地基的承载力明显提高，压缩性显著降低。如果软弱土层厚度较大，桩体也可不贯穿整个软弱土层，软弱土层只有部分厚度转变为复合土层起着垫层的作用，将荷载引起的应力向四周横向扩散，使应力分布趋于均匀，从而提高地基整体的承载力，减少沉降量。
在振冲制桩过程中，由于振动、挤密、扰动等作用，尽管地基土中会出现较大的附加孔隙水压力，但随着时间的推移，原地基土的结构强度有一定程度的恢复，孔隙水压力逐渐向桩体转移消散，其结果是有效应力增大，颗粒结构重新排列，形成比较稳定的颗粒接触关系，孔隙数量显著减少，土的结构趋于致密，稳定性增强，强度不断增大。
碎石桩在地基中还起着竖向排水通道和提高土基抗滑能力的作用，大大缩短了孔隙水的水平渗透途径，促进了土中孔隙水压力的消散，提高了饱和黏土排水固结的能力，使沉降稳定加快。
2.振冲碎石桩的施工施工流程见（图1）
（1）施工放样：根据设计文件提供的控制点坐标测放控制轴线和桩位，桩位测放点与设计桩位的允许偏差不大于50mm。
（2）造孔及清孔：
振冲器嘴中心对准桩位，允许偏差不大于50mm。施工振冲器可采用ZCQ30型，轮胎吊机要求起吊能力大于（100～200）kN，对加固深度不小于12m的吊机，施工可选用16t吊车，水泵规格要求出水压400～600Pa，流量2000m3/h以上，施工技术参数可根据试验孔施工情况确定，如某工程：采用在无间隔时间下，造孔电流110A，造孔水压0.2～0.4MPa，加密电流70A，加密水压0.2～0.4MPa，加密段30～50cm，留振时间12s。造孔过程中振冲器应处于悬垂状态，孔位如发生人的偏斜，应及时纠正。造孔深度应低于设计桩底标高300～500mm。造孔速度控制在0.5～0.2m/min为宜。造孔后当孔径不够、存在狭窄段或返出泥浆过稠时，应进行清孔。做法是将振冲器孔底提到孔口或在需要清孔段上下提位，使孔顺自通畅，孔径满足要求，返水较清为止。清孔必须紧接着造孔进行，不应在开始填料制桩后再进行清孔，以避免清孔料将碎石桩体隔开产生断桩。造孔中心与设计桩位中心允许偏差不应大于50mm。
（3）制桩：
填料制桩从孔底开始，自下而上逐段进行，清孔结束和第一次填料后，振冲器振到桩底，中间不得漏振，杜绝产生断桩。控制每次填料量和振冲器的提升高度，以确保加密段长度控制在300～500mm，并保证达到加密电流值以后的留振时间，使节桩体密实、桩径应达到设计要求。桩顶中心与设计桩位允许偏差不应大于0.2d（d为设计桩径）。
（4）铺设垫层：
成桩后立即铺300mm厚的碎石垫层，利用铲运车向前投料同时碾压垫层，使之密实。随着施工向前推进，已施工部分可作为碎石堆场进行预压，完成一个施下段再用带振压路机振压，以利于地基上中水的排出并加快地基土的固结速度，使上部荷载分布均匀，沉降均匀化。
4.振冲碎石桩施工的质量控制
（1）严格控制水量和水压：
控制水量保证孔内充满水，目的是防止塌孔，以免影响施工；水压由土质强度决定，强度低的软土宜取小值，强度高的土宜取大值。成孔过程水量与水压要采用最大值，但当接近设计加固深度时，要降低水压，以免扰动桩底下的土层。另加料振密时水量及水压均宜小。
（2）严格控制电压和电流：
电压稳定在（380±20）V，空载电流加10～15A，或额定电流的90%为施工中的密实电流，严禁超过额定电流施工。
（3）留振时间：
振冲器在固定深度位置的停留时间宜为10～20s。
（4）加料原则：
“少吃多餐”，注意不宜过猛，勤加料，且每次不宜加得过多。