淺析我國高等級公路軟基處理研究現狀與發展論文

時間：2023-05-02 00:53:40 論文范文我要投稿

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　　論文關鍵詞：公路軟基處理研究發展展望

淺析我國高等級公路軟基處理研究現狀與發展論文

　　論文摘要：對現階段我國高等級公路軟基處理方法進行了探討，介紹了常用的軟基處理方法和其理論依據，對所存在的問題作出了分析，并且對未來的發展方向進行展望。

　　一、高速公路軟基處理研究背景

　　近年來，隨著經濟建設的不斷發展，我國基礎設施建設的規模愈來愈大，高速公路也迎來了大發展的嶄新局面。1988年10月全長18.5km的滬嘉高速公路建成通車，此后，又相繼建成全長375km的沈大高速公路和全長143km的京津塘高速公路。自1990年以來，我國高速公路建設進入了快速發展期，一大批高速公路相繼建成通車，2003年全國交通基礎設施建設投資又創歷史新高，高速公路通車總里程突破3萬公里，穩居世界第二位。交通部于2004年提出未來20年公路發展的遠景規劃，將在2030年之前建成85000公里的高速公路網。高速公路的建設地域已從沿海、平原等經濟發達地區向內陸腹地、山區發展。然而，受地理位置的限制，許多高速公路不得不修筑在軟弱土地基上。由于軟弱土地基具有的強度低、壓縮性大和明顯的觸變性等不良特征，對于路基危害很大。因此，在路基設計與施工中，必須給予充分的重視，根據實際情況，因地制宜地處理，以提高地基的強度，減少其壓縮性，改善其穩定條件。

　　我國地域遼闊，有各種成因的軟土層，如東海、黃海、渤海的濱海相沉積土；長江、珠江、閩江中下游的三角洲相沉積土；洞庭湖、太湖、洪澤湖、滇池的湖相沉積土等，其分布范圍廣、土層厚度大。這類軟土的特點是含水量高、孔隙比大、抗剪強度低、壓縮系數高、滲透系數低、沉降穩定時間長。在這類地基上修建高等級公路，若地基不經處理或處理不當，將會引起道路質量的降低甚至破壞。據調查統計，在世界各國土木、水利工程事故中，以地基問題處理不當引起的最多。而且，因地基問題造成的事故一旦發生，輕者影響使用，重者危及生命財產的安全，并且補救比較困難，補救工程費用很大。如日本的常磐高速公路神田橋自1986年09月20日通車后，19個月平均每月補修一次錯臺，嚴重影響了路面質量和通行能力；我國滬嘉高速公路、湖北漢宜一級公路等通車后，由于軟土沉降等問題，使路面開裂，橋頭錯臺，錯臺大者可達7~8cm，使行車速度大為下降，一直小修不斷。隨著高等級公路的修建，軟土路基問題越來越突出，已成為影響工程質量、工程周期和工程造價的關鍵因素之一。因此，加強高等級公路軟基處理的研究，科學地選擇經濟、有效的軟基處理方案，是確保高等級公路的工程質量的重要措施。

　　二、我國高等級公路軟基處理研究現狀

　　1、軟弱地基基本特性的研究

　　軟弱地基主要是指呈軟塑和流塑狀態的粉土和粉質粘土，是在地表下相當深度范圍內存在軟弱土。軟弱土的主要物理力學指標表現為：天然含水量大于液限，天然孔隙比大于1.0，塑性指數20左右，不排水抗剪強度小于30kPa，壓縮系數a1-2大于0.5MPa－1。這類土具有壓縮性高、強度低，排水固結慢、地基穩定性差等特性，通常很難滿足地基承載力和變形的要求。因此，不能作為永久性大型建（構）筑物的天然地基。軟弱地基在不同地區或在同一地區的不同路段，表現出的工程特性有較大的差異，如在軟弱土厚度較大的地區，表層在長期氣候的影響，含水量減小，在收縮固結作用下，其表面形成所謂的“硬殼”。該硬殼層具有中等或低的壓縮性，較高的強度。在工程上如何利用這一硬殼層，節約工程造價，積累了一定的經驗。

　　2、高速公路軟基處理的實例研究

　　近年來，隨著高速公路大規模的建設，工程中遇到的軟基問題愈來愈多，在軟基處理的過程中，對軟土的性質、基坑開挖穩定性及其地基加固技術的研究日益深入，在軟土加固的工程實踐及樁基或其他類型基礎的設計和施工等方面,積累了豐富的經驗和大量的資料。可以說，公路軟基處理的方法可涉及到所有的地基處理方法。軟基加固技術由最早的采用填土緩速平衡碾壓、生石灰樁、淺層換填等方法發展到下述的主要的處理方法：(1)排水預壓法；(2)粉體攪拌樁深層處理法；(3)輕質路堤；(4)墊層及淺層處理；(5)自重預壓，超載預壓；(6)化學方法；(7)土工織物等加固技術；(8)砂樁、碎石樁等。國內外的軟土地基加固方法歸納起來已達幾十種，但目前仍然處于新老方法不斷完善和發展的階段。不論采用哪種方法，就其原理說不外乎分為以下幾類：(1)改良土質；(2)換置；(3)補強。從以上的軟基處理方法在工程實際中的應用情況來看，對其效果評價不一，由此看來，在如此眾多的軟基處理方法中，要采用哪一種方法效果較好、施工方便、又節省資金，這無疑也是軟基加固處理中的一個關鍵問題。

　　3、軟土地基加固方案選擇的研究

　　高速公路對地基變形量的要求很高，一般要求在使用期內路堤的工后沉降不超過30cm，路橋搭接處不超過10cm。大量的工程實踐證明，軟土地基加固工程成敗的先決條件之一是地質資料的可靠性。地基加固的費用可占總投資的1/3，甚至更大，所以選取經濟、有效的加固方案非常重要。要想確定科學合理的加固方案，除了

　　設計上重視工程地質調查外，應盡可能采用精密和現代化的勘探儀器與手段，獲得準確數據，綜合考慮土的特性、產生壓縮變形的機理、加固方案和質檢的難易程度以及施工隊伍的素質等條件。

　　軟土地基加固處理技術比較復雜，地基的沉降過程長達幾十年，為使軟基加固處理取得長遠的效果，應盡量采用理論上成熟、計算方法完善的加固處理技術。

　　經過多年的實踐，可以得出如下經驗：(1)強夯對于以泥炭為主的軟土層，仍然是有明顯效應的；(2)對于基礎面積較小的軟粘土地基，如柱基、墩基等，采用強夯，即使不能形成良好的排水通道，產生周圍隆起，但也能達到強迫預沉降、強迫換土的效果。(3)軟粘土采用強夯，最好配以較疏的砂井，而砂井的井徑，盡可能采用較大直徑，以加強壓密排水效應。(4)軟粘土采用強夯，孔隙壓力消散遲緩，相鄰夯點，先后夯擊的間歇時間，常需達到3周~5周，如果平均按一個月計算，則整個施工期間，必須在3個月以上。

　　三、高等級公路軟基處理研究存在的問題及展望

　　目前公路軟基處理的研究己經達到了相當的水平和規模。但從國內、外現有資料來看，仍存在著一些不容忽視的問題，因此，結合當前公路軟基處理研究的現狀,應在相應的方面加強研究。

　　1、數值計算技術沒有充分表現出其優越性。

　　因為以太沙基(Terzaghi)的經典土力學為基礎的理論公式法仍被廣泛應用，所以在實際工程應用的研究中應將深入開展軟土地基沉降計算方法的研究和數值計算方法的實用研究作為今后的工作重點。

　　2、地基加固新技術的研究還不夠，應加強復合地基的應用及其研究。

　　對于軟土層厚度較大，深層土體強度很難改善時，復合地基能將外力較合理地傳遞給全土層，并按樁（柱）體剛度和置換率的不同，承擔不同的外力，減輕土直接受力的負擔，不必對較難改善強度的深層軟土進行加固處理，如采用深層攪拌樁、預制樁法均可形成復合地基，工程實踐證明效果很好。

　　3、地基處理方案的決策分析研究不夠，目前的方案選擇基本上停留在人為憑經驗選取階段。應加強公路軟基處理方案的決策分析，對軟基處理方法進行優選。使目前人為定性決策方法數值化、科學化和智能化。

　　（1）加強公路軟基處理的系統化研究。近年來，大量出現的實例研究為系統性的理論研究提供了基礎，應著手對這些實例研究資料進行系統化的研究，對軟土的工程評價，處理方法的選擇等都具有重要的理論和實踐意義。

　　（2）應用系統工程(systemengineering)“量化評分”法進行軟基處理方法的選擇。因為不同地區的土層厚度、分布、質量有所差異的，地基處理在技術、造價、時間和施工難度上均是不同的，所以只有對具體的工程地基加固采用系統工程“量化評分”法進行分析、優選，才能收到較好的效果。如上海新港址軟基處理方法選擇，上港十四區對多個試驗成果進行優選，均采用系統工程的量化分析理論，得到有關專家的好評。

　　（3）提高公路軟基處理研究的智能化水平，研究表明，在工程領域，尋求最優解往往很困難，獲取滿意解不失為一種合理的選擇，人工智能方法是目前獲取滿意解最好方式之一。

　　4、地基處理方法的選擇應與環保問題結合起來。

　　5、地基處理效果的檢測技術有待進一步發展。

　　6、經濟快速的處理方法是有生命力的處理方法。隨著工程建設的高速發展，要求對地基的處理速度要加快，周期要縮短；再由于建筑市場的開發，往往經濟實惠的方法較易被市場所接受。因此經濟快速的加固方法仍然是今后發展方向。

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