高速公路软基沉降原因及防治措施
- 格式：docx
- 大小：29.23 KB
- 文档页数：5
高速公路软基沉降原因及防治措施
摘 要：随着我国经济的向西、向南发展，我国现有的高速公路体系逐渐难以满足发展的要求，高速公路建设工作不断加快脚步。然而在高速公路建成通车之后，很多道路出现了路基与地基问题，发生了沉降现象，这种情况在软土地基地区出现更为频繁，现如今软土地基的沉降已经成为了影响高速公路体系安全和效率的严重威胁，因此作为施工单位，必须要能够透彻的分析高速公路软基沉降的原因，根据不同原因制定相应的对策，从而保证高速公路的质量与安全。
关键词：高速公路；软土地基；不均匀沉降；处理办法
迅速发展的公路交通体系为我国经济发展提供了基础，同时还为人民带来了更为丰富的生活方式，对提高人民生活质量有着重要的作用。但需要注意的是，现如今我国很多高速公路工程在通车之后，往往会在路面交通荷载的传递之下，导致地基发生不均匀沉降、区域沉降量大等一系列问题。尽管当前我国高速公路在运行之后，建设、施工、养护单位都在采取不同的措施对高速公路进行处理，但软土地基不均匀沉降的病害依然普遍存在。针对高速公路软土地基沉降的现象，分析沉降原因，根据原因选取相应的处置地基的办法，能够显著提高软土地基承载能力，保证高速公路使用寿命，让其最大化发挥交通和经济价值。
一、软土地基
软土地基又称软基，是淤泥和淤泥质土的统称。软土地基的天然含水量较大，极端情况可以达到200%，其强度较低，缺乏粘聚力，标准数往往不大于5。软土地基由于含水量较大，因此渗透性也相对较弱，固结的速度也相对较慢，超过10m的软土地基固结时间往往需要十年左右的时间。
软土地基的结构性明显，且具有较强的流变性，在土壤受到扰动之后，其中的絮状结构就会受到破坏，导致土壤强度出现显著的下降，路面传递荷载之后，软土地基会因为受到剪力而缓慢变形，抗剪强度逐渐降低，因此在后续依然容易出现固结沉降的情况[1]。 在软土地基上进行高速公路施工的时候，必须要仔细研究软土地基的性质，对土层情况做好探测工作，选择合理的施工方案，只有这样才能保证软土地基既能在施工过程中保持稳定，又能在日后通车过程中控制好沉降范围。
二、软土地基容易出现不均匀沉降的原因
公路的地基通常会受到上部路堤以及行驶车辆共同的荷载作用，二者荷载发生变化的时候，地基就会受到剪切力，从而导致地基发生形变。根据对大量软土地基沉降现象进行研究，总结出不均匀沉降主要存在几个阶段：
（一）发生阶段
在路面开始传递外部荷载的时候，软土地基尚为弹性体的状态，这时候土壤中孔隙水并未完全排出，在荷载的作用下，地基向着两侧发生形变，这时候的形变性质为瞬时剪切形变，外部荷载作用力越大，发生沉降的程度就越大。
（二）发展阶段
随着路面传递荷载的不断增大，软土路基中的水逐渐从孔隙中被压出，地基中的水压力就会逐渐降低，上部在压力的作用下会逐渐紧密，形成弹塑性体，这个时候软土地基沉降的速度会随着上部中部的塑性土体快速发展而扩大。
（三）稳定阶段
在上部的荷载达到一定的数量之后，地基上部中部空隙所能承受的压力可忽略不计，而这时土壤的固结仍然在发生，同时还伴随着蠕变，在这一阶段，沉降依旧会继续变大，但是由于土体趋于稳定，因此变化的幅度始终在缩小[2]。
（四）极限状态
当软土地基上部的沉降变形达到极限状态的时候，这时软土地基不再发生沉降，此时的沉降值就是软土地基所能达到的最终沉降数值。
三、常用的处置软土地基沉降的方式 想要处置好软土地基，首先应该对软土地基路段做好勘察和设计方面的工作，通过勘测数据，选取最合适的软土地基处理办法。最常见的处置软土地基的方式是对地基进行加固处置，加固具有很多种方式，从原理上大致可以分成两种类别。其一是将土体中的空袭尽可能减少，让土颗粒尽可能靠拢在一起，从而避免压缩形变，提高土体强度。其二是使用土壤胶结剂，通过胶结剂的作用让土壤颗粒能够形成整体，以提高抗形变能力。
（一）高压喷射注浆
这种处理软土地基的方式是将注浆管埋入到土体当中，首先先使用钻孔设备，打好能够放置注浆管的孔洞，再将带有特殊喷口的注浆管埋入到设计深度，用高压浆液冲击土体，实现让土体的密实。在使用高压喷射注浆技术的时候，注浆管应该以一定的速度进行旋转提升，让浆体能够在孔洞中形成水泥圆柱，如果不旋转注浆管，浆液将会形成板状水泥体，难以起到效果。高压喷射注浆的方式适合运用于淤泥、淤泥质土、粉土或者人工填土等地基当中，通过这种方式加固土体之后，软土地基的承载力将会提高，减少沉降的发生。
（二）土壤冻结法
液态的氮和二氧化碳膨胀是土壤冻结中常用的方式，还有采用冷却液的方式，将制冷设备和封闭的液压系统连接在一起，让冷却液在设备与土壤之间流动，让土壤中的孔隙水冻结，通过固态水连接土壤颗粒，从而让土壤的强度提升，降低土体的压缩性。这种处理软土地基的方式具有普适性，能够在各种类型的土壤中使用，尤其是对于开挖深度较大，挖方深度低于地下水位深度的情况下，具有非常好的土体加固效果。
（三）挤密法
挤密法顾名思义，通过物理的方式让减少土壤颗粒间的空隙。挤密往往采用振动的方式，在振动的过程中，需要在土壤中回填砂、二灰土、石灰等等物质，让其在土壤中形成桩体，从而和周围的软土构成整体，组成复合型的基础，让软土地基的承载能力能够得到提升，减少沉降的极限值，让土壤的湿陷性以及液化性得到一定程度的消除[3]。 砂石挤密法和振动水冲法在处理杂填土以及较为松散的砂土地基有着良好的效果，可以让地基有效的加固，而复合型砂土桩挤密的方式则更适合应用于地下水位较深的湿陷性黄土当中，在人工填土中也有着较好的应用效果。
（四）机械碾压法
机械碾压法是通过物理手段加强软土地基承载力强度的常用方法，在使用时需要先将软弱土层或者土质不良的区域进行挖除，再对挖除区域进行分层回填分层碾压，通常可用于土壤回填的材料包括了砂石垫层、粉煤灰垫层、干渣垫层等等，这些垫层能够让土壤的持力层承载力大幅提高，从而降低土壤的沉降量，让软弱地基的湿陷性特征得以改变，避免土壤发生冻胀现象，同时还能在一定程度上让土质能够抗液化。
机械碾压法经常用于基坑面积较大或者需要大量挖方的地基路段，同时在处理浅层的非饱和地基、湿陷性黄土地基当中，也有着非常良好的表现。这种处理软弱地基的方式非常简单好操作，但是对于需要深层处理的地基处理效果有限，一般可以用来处理深度小于三米的路段，对于湿陷性黄土地基，处理深度不能大于五米。如果在挖方的过程中有地下水涌出，那么对于重要工程部位，还应该附加一些能够降低地下水水位的措施，例如增设干渣层以及土垫层等等。
（五）合理设置排水系统
高速公路填筑路基的过程中，如果没有按照要求设置完善的排水设施，可能会导致正常地基向软土地基转化，降低土壤的抗剪能力，因此在路基施工完成之后，应该及时设置中央分割排水系统。施工人员需要按照施工要求进行作业，避免中央分隔带的积水渗入到路基当中，导致路基含水量增大，在季节变化过程中发生冻融，导致路基发生不均匀沉降。
结束语：
做好对高速公路的软土地基处理，对保证高速公路的使用寿命，降低公路养护成本有着巨大的作用。分析软基出现沉降的原因，针对不同的情况采取软基处理办法，能够让施工期间的安全性得到保障，同时还能避免道路通车后道路出现大幅度的沉降现象。本文将高速公路软土基地出现不均匀沉降的原因进行了简单总结，汇总了几种施工中常用的处理软土地基方法，希望能够为同行提供参考。
参考文献：
[1]付智源.高速公路软基处治与沉降监测分析[J].山西交通科技,2020(01):43-45.
[2]宋学庆. 高速公路软基路段沉降处治技术研究[D].长安大学,2018.
[3]左劼.高速公路软基沉降预测方法研究[J].交通世界,2017(19):50-51+11.DOI:10.16248/ki.11-3723/u.2017.19.021.
