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摘要：软基处理在高速公路建设中是相当重要的，处理得好坏直接影响路基稳定、路面沉降等，针对这一情况，整理介绍几条高速的软基处理设计经验，对工程中不同软基情况采取相应的措施提供一些参考。
关键词：地基处理；高速公路；设计
中图分类号：U412.36+6文献标识码： A 文章编号：
地基处理的对象是软弱土地基和特殊土地基。软弱地基处理包括路基填筑软弱地基处理，以及桥涵挡墙等构造物基底处理。
1 软土、软弱地基的定义：
我国各地不同成因的软土都具有相同的特性，主要表现在：
（1）天然含水量高，在34%~72%之间，孔隙过大，一般在1.0~1.9之间，饱和度一般大于95 %，液限为35%~60 %，塑性指数13~20，天然密度为1.5~ 1.9g/cm3；
（2）透水性差，大部分软土的渗透系数为103~107cm/s；
（3）压缩性高，压缩系数为0.5~2.0kPa-1，属高压缩性土；
（4）抗剪强度低，其快剪粘聚力G在l0kPa左右，快剪内摩擦角在10°~15°之间；
（5）流变性显著，其长期抗剪强度只有一般抗剪强度的40%~80 %。
其中，《公路路基设计规范（JTG D30-2004）》对软土的鉴别提出了相应的指标如天然含水量>35%或液限，天然孔隙比>1.0，直剪内摩擦角<5度，十字板剪切强度<35kPa，压缩系数>0.5等。
从以上指标可以清楚地认识什么是软土，为判断何为软弱地基提供依据。
软基处理技术分类及应用范围：
软基处治方法根据工程需要和地基本身的特点，有置换、夯实、挤密、排水、胶结、加筋、和热学等方法，理论和手段也在不断发展。具体方法不下几十种，有时所选择的处理方法往往是多种方法的综合应用、交叉使用。
各种方法简述其原理、作用及适用范围如下。
2.1 表层处理法；
其中包括表层排水、砂垫层、铺垫、稳定剂处理以及反压护道法和土工聚合物处治加固。如对上部的高液限粘土，宜采用的是表层处理，包括石灰改良、水泥、粉煤灰或其它稳定材料，土工网加筋处理等。
2.2换填法
可分开挖换填和强制换填以及抛石挤淤法等。
（1）开挖换填。其基本原理是挖除浅层软弱土或不良土，分层碾压或夯实土，按回填的材料可分为砂(或砂石)垫层、碎石垫层、粉煤灰垫层、干渣垫层、土(灰土、二灰)垫层等。换土垫层法可提高持力层的承载力，减少沉降量；消除或部分消除土的湿陷性和胀缩性；防止土的冻胀作用及改善土的抗液化性。常用机械碾压、平板振动和重锤夯实进行施工。
该法常用一般适用于处理浅层软弱土层(淤泥质土、松散素填土、杂填土、浜填土以及已完成自重固结的冲填土等)与低洼区域的填筑。一般处理深度为2～3m。该方法也是高速公路经常用到的，最广泛使用的一种方法，操作简单施工方便。
（2）抛石挤淤法采用边强夯、边填碎石、边挤淤的方法，在地基中形成碎石墩体。可提高地基承载力和减小变形。适用于厚度较小的淤泥和淤泥质土地基，应通过现场试验才能确定其适应性。
2.3重压法
有路堤荷载重压和真空压实法等。
（1)堆载预压法。在填筑路基或施工构造物以前，通过临时堆填土石等方法对地基加载预压，达到预先完成部分或大部分地基沉降，并通过地基土固结提高地基承载力，然后撤除荷载，再建造构造物。如粘土层较薄，透水性较好，也可单独采用堆载预压法。适用于软粘土地基。
（2)真空预压法。适用于能在加固区形成(包括采取措施后形成)稳定负压边界条件的软土地基。
2.4碾压强夯加固法
（1)表层压实法。采用人工或机械夯实、机械碾压或振动，对填土、湿陷性黄土、松散无粘性土等软弱或原来比较疏松表层土进行压实。也可采用分层回填压实加固。适用于含水量接近于最佳含水量的浅层疏松粘性土；松散砂性土；湿陷性黄土及杂填土等。
2)重锤夯实法。利用重锤自由下落时的冲击能来夯击浅层土，使其表面形成一层较为均匀的硬壳层。适用于无粘性土、杂填土、非饱和粘性土及湿陷性黄土。
3)强夯法。利用强大的夯击能，迫使深层土液化和动力固结，使土体密实，用以提高地基土的强度并降低其压缩性、消除土的湿陷性、胀缩性和液化性。适用于碎石土、砂土、素填土、杂填土、低饱和度的粉土与粘性土及湿陷性黄土。
2.5竖向排水固结法。
（1）排水固结法主要由排水和加压两个系统组成。排水可以利用天然土层本身的透水性，尤其是滨海地区多夹砂薄层的特点，也可设置砂井、袋装砂井和塑料排水板之类的竖向排水体。加压主要是地面堆载法、真空预压法和井点降水法。为加固软弱的粘土，在一定条件下，采用电渗排水井点也是合理而有效的。
（2）砂井法(包括袋装砂井、塑料排水带等)。在软粘土地基中，设置一系列砂井，在砂井之上铺设砂垫层或砂沟，人为地增加土层固结排水通道，缩短排水距离，从而加速固结，并加速强度增长。砂井法通常辅以堆载预压，称为砂井堆载预压法。适用于透水性低的软弱粘性土，但对于泥炭土等有机质沉积物不适用。
2.6射水振冲碎石桩和干振碎石桩。
振密、挤密法的原理是采用一定的手段，通过振动、挤压使地基土体孔隙比减小，强度提高，达到地基处理的目的。
（1）振冲挤密法。振冲挤密法一方面依靠振冲器的强力振动使饱和砂层发生液化，颗粒重新排列，孔隙比减少；另一方面依靠振冲器的水平振动力，形成垂直孔洞，在其中加入回填料，使砂层挤压密实。适用于砂性土和小于0.005mm的粘粒含量低于10%的粘性土。
（2）砂桩。在松散砂土或人工填土中设置砂桩，能对周围土体或产生挤密作用，或同时产生振密作用。可以显著提高地基强度，改善地基的整体稳定性，并减少地基沉降量。适用于处理松砂地基和杂填土地基。
2.7 粉喷桩、石灰桩加固法。
（1）水泥粉煤灰碎石桩(CFG桩)
适用于处理粘性土、粉土、砂土和已自重固结的素填土等地基。对淤泥质土应按地区经验或通过现场试验确定其适用性。
（2）石灰桩法
适用于处理饱和粘性土、淤泥、淤泥质土、素填土和杂填土等地基；用于地下水位以上的土層时，宜增加掺合料的含水量并减少生石灰用量，或采取土层浸水等措施。
2.8深层水泥浆搅拌桩和高压喷射注浆施工法。
（1）水泥土搅拌法。适用于处理正常固结的淤泥与淤泥质土、粉土、饱和黄土、素填土、粘性土以及无流动地下水的饱和松散砂土等地基。当地基土的天然含水量小于30％(黄土含水量小于25％)、大于70％或地下水的pH值小于4时不宜采用干法。
（2）高压喷射注浆法。适用于处理淤泥、淤泥质土、流塑、软塑或可塑粘性土、粉土、砂土、黄土、素填土和碎石土等地基。对既有构造物可进行托换加固。
2.9加筋法
通过在土层中埋设强度较大的土工聚合物、拉筋、受力杆件等提高地基承载力、减小沉降、或维持构造物稳定。
（1）土工合成材料适用于砂土、粘性土和软土，或用作反滤、排水和隔离材料。
（2）加筋土适用于人工填土的路堤和挡墙结构。适用于淤泥、淤泥质土、粘性土、粉土、砂土、碎石土、黄土和人工填土等地基。
2.10处理法
（1)冻结法。适用于饱和的砂土或软粘土地层中的临时措施。
（2)烧结法。适用于非饱和粘性土、粉土和湿陷性黄土。
2.11其他
锚杆静压桩主要使用于加固处理淤泥、淤泥质土、粘性土、粉土和人工填土等地基。b.沉降控制复合桩基主要适用于较深厚软弱地基上。C.EPS超轻质料填土法适用于软弱地基上的填方工程。
3经验总结
奉铜高速软弱地基处理针对地质调查及钻孔纪录，软土层主要分布在河谷漫滩、山涧洼地，零星水塘等，岩性主要为粉质粘土含少量有机质（淤泥）及沿线水稻田表层耕植土等软土层，土质较均，软塑～流塑，地下水位埋深很浅，或常年处于饱水状态，工程性能差。该路基软弱地基设计中采用了换土垫层法，排水固结法（堆载预压），以及加筋土法提高地基强度及稳定性，减少路基的不均匀沉降。
针对高速公路的高标准及路用性能的要求，对基底承载力要求不低于150Kpa，地下水位较高时采取换填砂砾或开山石碴的方式降低地下水位。以及判断土质潮湿情况采取控制上层填料的方式，控制路床保持在干燥或中湿状态，保证路面的质量。
对于公路的粘质土地基潮湿状态的判别，以相对含水量Wx或土的平均稠度而定，采用下式：
当：时，地基处于潮湿状态。
Wx——相对含水量；Wc——土的稠度；WL——液限含水量%(100g平衡锥)；
w——含水量(%)；Wp——土的塑限(%)
根据施工现场经验，基本符合现场实际处理情况，除了堆载预压如工期允许一般较难采用，一般排水固结法都能采用，此种方法一定要满足固結时间的要求，不然达不到预期的效果。本工程实际情况是，对于软基深度在3米以内的均采取换填处理的方法，换填边界采取开挖台阶的方式，并且第隔1米加铺一层土工格栅，保证了路基的衔接过渡。构造物如涵洞基底软基3米以内能满足承载力要求的，采取全部换填砂砾的方式提高承载力；3米以上的软弱地基，根据不同情况采用预制桩、树根桩或松木桩处理。所以对于软基处理由于都是隐蔽工程，费用一般比较大，还应该参考各方的意见，但设计中应该有个总体思路，明确什么样的软基适用什么样的方案，在施工中就比较容易确定处理方案，以利于施工进度。
参考文献：
[1]交通部公路科学研究所,公路土工试验规程JTJ051-93[S].北京:人民交通出版社,1993.12
[2] 《公路路基设计规范（JTG D30-2004）》[S] 北京:人民交通出版社2006.08
[3] 《工程地质手册》（第四版）[M]. 中国建筑工业出版社,2007,2
[4] 奉新至铜鼓高速公路地勘报告.2010.5
关键词：地基处理；高速公路；设计
中图分类号：U412.36+6文献标识码： A 文章编号：
地基处理的对象是软弱土地基和特殊土地基。软弱地基处理包括路基填筑软弱地基处理，以及桥涵挡墙等构造物基底处理。
1 软土、软弱地基的定义：
我国各地不同成因的软土都具有相同的特性，主要表现在：
（1）天然含水量高，在34%~72%之间，孔隙过大，一般在1.0~1.9之间，饱和度一般大于95 %，液限为35%~60 %，塑性指数13~20，天然密度为1.5~ 1.9g/cm3；
（2）透水性差，大部分软土的渗透系数为103~107cm/s；
（3）压缩性高，压缩系数为0.5~2.0kPa-1，属高压缩性土；
（4）抗剪强度低，其快剪粘聚力G在l0kPa左右，快剪内摩擦角在10°~15°之间；
（5）流变性显著，其长期抗剪强度只有一般抗剪强度的40%~80 %。
其中，《公路路基设计规范（JTG D30-2004）》对软土的鉴别提出了相应的指标如天然含水量>35%或液限，天然孔隙比>1.0，直剪内摩擦角<5度，十字板剪切强度<35kPa，压缩系数>0.5等。
从以上指标可以清楚地认识什么是软土，为判断何为软弱地基提供依据。
软基处理技术分类及应用范围：
软基处治方法根据工程需要和地基本身的特点，有置换、夯实、挤密、排水、胶结、加筋、和热学等方法，理论和手段也在不断发展。具体方法不下几十种，有时所选择的处理方法往往是多种方法的综合应用、交叉使用。
各种方法简述其原理、作用及适用范围如下。
2.1 表层处理法；
其中包括表层排水、砂垫层、铺垫、稳定剂处理以及反压护道法和土工聚合物处治加固。如对上部的高液限粘土，宜采用的是表层处理，包括石灰改良、水泥、粉煤灰或其它稳定材料，土工网加筋处理等。
2.2换填法
可分开挖换填和强制换填以及抛石挤淤法等。
（1）开挖换填。其基本原理是挖除浅层软弱土或不良土，分层碾压或夯实土，按回填的材料可分为砂(或砂石)垫层、碎石垫层、粉煤灰垫层、干渣垫层、土(灰土、二灰)垫层等。换土垫层法可提高持力层的承载力，减少沉降量；消除或部分消除土的湿陷性和胀缩性；防止土的冻胀作用及改善土的抗液化性。常用机械碾压、平板振动和重锤夯实进行施工。
该法常用一般适用于处理浅层软弱土层(淤泥质土、松散素填土、杂填土、浜填土以及已完成自重固结的冲填土等)与低洼区域的填筑。一般处理深度为2～3m。该方法也是高速公路经常用到的，最广泛使用的一种方法，操作简单施工方便。
（2）抛石挤淤法采用边强夯、边填碎石、边挤淤的方法，在地基中形成碎石墩体。可提高地基承载力和减小变形。适用于厚度较小的淤泥和淤泥质土地基，应通过现场试验才能确定其适应性。
2.3重压法
有路堤荷载重压和真空压实法等。
（1)堆载预压法。在填筑路基或施工构造物以前，通过临时堆填土石等方法对地基加载预压，达到预先完成部分或大部分地基沉降，并通过地基土固结提高地基承载力，然后撤除荷载，再建造构造物。如粘土层较薄，透水性较好，也可单独采用堆载预压法。适用于软粘土地基。
（2)真空预压法。适用于能在加固区形成(包括采取措施后形成)稳定负压边界条件的软土地基。
2.4碾压强夯加固法
（1)表层压实法。采用人工或机械夯实、机械碾压或振动，对填土、湿陷性黄土、松散无粘性土等软弱或原来比较疏松表层土进行压实。也可采用分层回填压实加固。适用于含水量接近于最佳含水量的浅层疏松粘性土；松散砂性土；湿陷性黄土及杂填土等。
2)重锤夯实法。利用重锤自由下落时的冲击能来夯击浅层土，使其表面形成一层较为均匀的硬壳层。适用于无粘性土、杂填土、非饱和粘性土及湿陷性黄土。
3)强夯法。利用强大的夯击能，迫使深层土液化和动力固结，使土体密实，用以提高地基土的强度并降低其压缩性、消除土的湿陷性、胀缩性和液化性。适用于碎石土、砂土、素填土、杂填土、低饱和度的粉土与粘性土及湿陷性黄土。
2.5竖向排水固结法。
（1）排水固结法主要由排水和加压两个系统组成。排水可以利用天然土层本身的透水性，尤其是滨海地区多夹砂薄层的特点，也可设置砂井、袋装砂井和塑料排水板之类的竖向排水体。加压主要是地面堆载法、真空预压法和井点降水法。为加固软弱的粘土，在一定条件下，采用电渗排水井点也是合理而有效的。
（2）砂井法(包括袋装砂井、塑料排水带等)。在软粘土地基中，设置一系列砂井，在砂井之上铺设砂垫层或砂沟，人为地增加土层固结排水通道，缩短排水距离，从而加速固结，并加速强度增长。砂井法通常辅以堆载预压，称为砂井堆载预压法。适用于透水性低的软弱粘性土，但对于泥炭土等有机质沉积物不适用。
2.6射水振冲碎石桩和干振碎石桩。
振密、挤密法的原理是采用一定的手段，通过振动、挤压使地基土体孔隙比减小，强度提高，达到地基处理的目的。
（1）振冲挤密法。振冲挤密法一方面依靠振冲器的强力振动使饱和砂层发生液化，颗粒重新排列，孔隙比减少；另一方面依靠振冲器的水平振动力，形成垂直孔洞，在其中加入回填料，使砂层挤压密实。适用于砂性土和小于0.005mm的粘粒含量低于10%的粘性土。
（2）砂桩。在松散砂土或人工填土中设置砂桩，能对周围土体或产生挤密作用，或同时产生振密作用。可以显著提高地基强度，改善地基的整体稳定性，并减少地基沉降量。适用于处理松砂地基和杂填土地基。
2.7 粉喷桩、石灰桩加固法。
（1）水泥粉煤灰碎石桩(CFG桩)
适用于处理粘性土、粉土、砂土和已自重固结的素填土等地基。对淤泥质土应按地区经验或通过现场试验确定其适用性。
（2）石灰桩法
适用于处理饱和粘性土、淤泥、淤泥质土、素填土和杂填土等地基；用于地下水位以上的土層时，宜增加掺合料的含水量并减少生石灰用量，或采取土层浸水等措施。
2.8深层水泥浆搅拌桩和高压喷射注浆施工法。
（1）水泥土搅拌法。适用于处理正常固结的淤泥与淤泥质土、粉土、饱和黄土、素填土、粘性土以及无流动地下水的饱和松散砂土等地基。当地基土的天然含水量小于30％(黄土含水量小于25％)、大于70％或地下水的pH值小于4时不宜采用干法。
（2）高压喷射注浆法。适用于处理淤泥、淤泥质土、流塑、软塑或可塑粘性土、粉土、砂土、黄土、素填土和碎石土等地基。对既有构造物可进行托换加固。
2.9加筋法
通过在土层中埋设强度较大的土工聚合物、拉筋、受力杆件等提高地基承载力、减小沉降、或维持构造物稳定。
（1）土工合成材料适用于砂土、粘性土和软土，或用作反滤、排水和隔离材料。
（2）加筋土适用于人工填土的路堤和挡墙结构。适用于淤泥、淤泥质土、粘性土、粉土、砂土、碎石土、黄土和人工填土等地基。
2.10处理法
（1)冻结法。适用于饱和的砂土或软粘土地层中的临时措施。
（2)烧结法。适用于非饱和粘性土、粉土和湿陷性黄土。
2.11其他
锚杆静压桩主要使用于加固处理淤泥、淤泥质土、粘性土、粉土和人工填土等地基。b.沉降控制复合桩基主要适用于较深厚软弱地基上。C.EPS超轻质料填土法适用于软弱地基上的填方工程。
3经验总结
奉铜高速软弱地基处理针对地质调查及钻孔纪录，软土层主要分布在河谷漫滩、山涧洼地，零星水塘等，岩性主要为粉质粘土含少量有机质（淤泥）及沿线水稻田表层耕植土等软土层，土质较均，软塑～流塑，地下水位埋深很浅，或常年处于饱水状态，工程性能差。该路基软弱地基设计中采用了换土垫层法，排水固结法（堆载预压），以及加筋土法提高地基强度及稳定性，减少路基的不均匀沉降。
针对高速公路的高标准及路用性能的要求，对基底承载力要求不低于150Kpa，地下水位较高时采取换填砂砾或开山石碴的方式降低地下水位。以及判断土质潮湿情况采取控制上层填料的方式，控制路床保持在干燥或中湿状态，保证路面的质量。
对于公路的粘质土地基潮湿状态的判别，以相对含水量Wx或土的平均稠度而定，采用下式：
当：时，地基处于潮湿状态。
Wx——相对含水量；Wc——土的稠度；WL——液限含水量%(100g平衡锥)；
w——含水量(%)；Wp——土的塑限(%)
根据施工现场经验，基本符合现场实际处理情况，除了堆载预压如工期允许一般较难采用，一般排水固结法都能采用，此种方法一定要满足固結时间的要求，不然达不到预期的效果。本工程实际情况是，对于软基深度在3米以内的均采取换填处理的方法，换填边界采取开挖台阶的方式，并且第隔1米加铺一层土工格栅，保证了路基的衔接过渡。构造物如涵洞基底软基3米以内能满足承载力要求的，采取全部换填砂砾的方式提高承载力；3米以上的软弱地基，根据不同情况采用预制桩、树根桩或松木桩处理。所以对于软基处理由于都是隐蔽工程，费用一般比较大，还应该参考各方的意见，但设计中应该有个总体思路，明确什么样的软基适用什么样的方案，在施工中就比较容易确定处理方案，以利于施工进度。
参考文献：
[1]交通部公路科学研究所,公路土工试验规程JTJ051-93[S].北京:人民交通出版社,1993.12
[2] 《公路路基设计规范（JTG D30-2004）》[S] 北京:人民交通出版社2006.08
[3] 《工程地质手册》（第四版）[M]. 中国建筑工业出版社,2007,2
[4] 奉新至铜鼓高速公路地勘报告.2010.5