关键词：高速公路；路基沉降；处理
中图分类号：U412.36+6
在高速公路路基施工过程中，路基沉降是一个需要得到特别重视的问题。如果对路基沉降不加以处治或处治不当，往往会导致路基失稳或过量沉降，直接影响竣工后公路的运营状况及其使用寿命。
一、路基沉降与失稳产生的原因
1、路基沉降是因为路基填料选择不当，填筑方法不合理，压实度不足，路基内部存在过湿的夹层等因素，在荷载和水温综合作用下，引起的路基本身的压缩沉降。本质是由于地基或者是路基本身土层的固结压缩导致孔隙中的水分或者空气排出引起整体体积减小而造成的。
2、路基边坡稳定的实质就是控制边坡滑动。当由重力产生的滑动力等于土体抗剪强度产生的抗滑力的时候，土体就处在临界稳定状态，当滑动力大于土体的抗剪强度的时候土体就失去稳定。路基边坡滑塌是公路边坡主要的病害。根据边坡土质类别，破坏原因和规模的不同可分为溜方和滑坡两种情况。
二、工程措施及其原理
（一）沉降问题
路基沉降包括两部分：地基沉降和路堤本身的压缩沉降。地基沉降通过软基处理来达到目的，路堤的压缩通过加强路基施工质量来控制后期的压缩变形。
1、软基处理的方法软基处理的一般方法分为：换填法、排水固结法、复合地基处理、挤密、加铺加筋材料等。
（1）换填法：以砂石，砂土，灰土和矿渣等强度较高的材料，置换地基表层软弱土，提高承载能力，减少沉降量。经常用来处理浅层软土。
（2）排水固结法：原理是软土地基在荷载作用下，土中孔隙水慢慢排出，孔隙比减少，地基发生固结变形，同时土的有效应力增大，地基土的强度增长，可使地基的沉降在加载预压期间基本完成或大部分完成，使路基在使用期间不至于产生过大的沉降量和沉降差，同时增强地基土的抗剪强度，从而提高地基的承载力和稳定性。排水固结法是由排水系统和加压系统两部分组合而成，排水系统可在天然地基中设置竖向排水体（沙井，袋装沙井，塑料排水扳）或者利用地基土层自身的透水性上排至地表通过地表设置的沙垫层横向排除路基。
（3）振密、挤密法：原理是通过震动、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，必要时候，在震动挤密过程中，回填砂砾石，灰土，砂土等与地基土组成复合地基，从而提高路基承载力，减少沉降量。
（4）加筋法：在地基或者土体中埋设强度较大的加筋材料，形成整体性，使地基或者土体能承受拉应力，防止断裂，达到提高地基土的整体抗剪性、承载力，减少地基沉降或维持路基稳定。经常使用的加筋材料有土工布、土工格栅等。
（5）复合地基处理：通过打入加固材料使加固材料与土体形成复合地基，从而提高地基的承载力，减少沉降量。经常用的如粉喷桩、石灰搅拌桩、预应力管桩等。
2、路基填筑中控制沉降
（1）在施工中加强对路基压实度的控制，减少工后路堤自身固结下沉。
（2）控制路基填筑速度以免破坏软土地基结构性，增大地基沉降量。
（二）稳定问题
1、各种软基处理如固结排水、换填、复合地基、挤密、加筋材料等都伴随着地基整体强度的提高，尤其是加筋材料在处理路基失稳中得到了广泛应用，提高了路基的稳定性。
2、对地下水，地表水渗流的防治
地下水，地表水的渗入不仅增加土体的重量，而且降低土体的抗剪能力，导致土体失稳，因此加强对地下水和地表水的引流和阻断对路基稳定具有重要意义。
3、抗滑动控制
（1）加强沿河路堤坡脚防护，防止坡脚被冲刷掏空造成滑坡。
（2）加强路基施工质量控制：实践证明经过充分压实的路基，其塑性变形，渗透系数，毛细水上升高度，隔温、隔水性能都有明显的改善。因为路基的失稳大都与水有关系，所以加强路基压实质量的控制可以增强路基抵御水毁的能力。对于半填半挖路段和加宽路段应加强施工质量控制，保证压实度达到设计要求，要按规范设置台阶，铺设加筋材料，进行排水，防护，导流，挡水设施的施工。在路基施工中严禁贴坡，避免溜坡现象发生。
三、软土路基产生沉降的处理措施
根据软土岩性特征和物理力学指标，通过比较分析，选取合适的软土路基处理方法。当软土路基不能满足承载力或稳定要求时，对路基加固是有效的措施。
1、路堤填筑前原地面处理
1）填筑路堤时首先进行原地面处理。当路堤填筑高度小于1m时，将路基范围内的树根、杂草全部挖除。若基底的表层土系腐殖土，则须用挖掘机或人工将其表层土清除换填，厚度视具体情况而定，并按规定进行压实。路堤通过耕地时，路堤填筑施工前预先清除表土30cm，由于在表土剥离后基底的含水量高，为保证基底压实度达到设计要求，必须及时进行翻松，晾晒和含水量检测，在最佳含水量时进行碾压，以达到要求的压实标准。
2）坡面基底处理。当坡面较小（横坡小于1：5）时，只需清除坡面上的表层，其处理方法同上；但坡度较大（横坡大于1：5）时，应将坡面做成台阶，以防止路堤的滑移。台阶的尺寸，依土质、地形和施工方法而不同，一般宽度不宜小于1m，而且台阶顶面应做成向堤内倾斜2%一4%的坡度，并分层夯实。每层都严格控制厚度、压实度、坡度和平整度，并进行检测，当所有台阶填完之后，可按一般填土进行。
2、路堤填料处理
路堤填料一般应采用砂砾及塑性指数和含水量符合规范的土，不得使用淤泥、沼泽土、冻土、有机土、含草皮土、生活垃圾及含腐殖质的土。对于液限大于50，塑性指数大于26的土一般不宜作为路基填土。在特殊情况下，受工程作业现场条件限制，必须使用时，可作如下处理：
1）控制最佳含水量，为了保证土料在最佳含水量时达到最佳压实度，可通过翻晒或是洒水来实现。
2）采用不同土质填筑路堤时，应注意以下几点：
（1）层次应尽量减少，每一结构层总厚度不小于0.5m，不得混杂乱填。
（2）透水性差的土填筑在下层时，其表面应做成一定的横坡（一般为双向4%横坡），以保证来自上层透水性填土的水分及时排出。
（3）合理安排不同土质的层位，一般采用优良土填在上层，强度较小的土填在下层。
3、施工质量的监控
软土路基的处理属于隐蔽工程，一旦留下质量隐患，被路堤等构筑物覆盖，也不好检查，尤其是深层软基处理，造价高，返工处理费时费力，必须保证施工质量。施工中要熟练掌握各个环节的质量标准，采用尽可能的手段来检验处理的效果。
1）严格控制填土含水量。压实前要高于最佳含水量1%～2%。压实施工时，土方含水量应尽量接近最佳含水量，避免出现压实时含水量大于或小于最佳含水量的情况。当含水量小于最佳含水量时，土粒间的作用不足，即压力不足以克服土粒间的摩擦力，土中的空气不能排除、土粒间无法靠扰，便难以达到最大密实度；当大于最佳含水量，又会产生由于水分过多，土粒被水膜包围而分散过远，也不能达到最大密实度。
2）加强路基边部压实。在土方路堤的填筑过程中，往往由于路基边部压实困难，而忽略了边部压实工作。为保证边部压实强度，需增加边部压实遍数，同时多做检测，确保达到压实度要求。对于局部压实度不合格的，可以采用振动夯加强压实，从而保证整体压实度满足设计要求，确保路基的整体稳定性。
3）注意不良地质段的施工。对于不良地质地段一定要清理软弱层，设计给定不足部分也要清理，然后换填透水性材料。低填方路段要注意满足路基工作区的要求，必要时设置碎石或砂砾隔离层。
在施工中要严格按照地基加固处理方案和规范要求进行施工，对于设计方案与实际不符的要及时找设计单位提出变更设计，避免地基处理因设计与施工脱节造成路基沉降问题的发生。
关键词：深层搅拌法；地基沉降；加固
中图分类号：TU4文献标识码：A
1概述
新旧建筑物沉降计算一般建筑物在施工期间完成的沉降量，对于沙土，可认为其最终沉降已基本完成；对于低压缩粘性土，可认为已完成最终沉降的50%～80%；对于中压缩粘性土，可认为已完成20%～50%；对于高压缩性粘性土，可认为已完成5%～20%.因此，能够依据周围建筑物已经完成的沉降评估来判断新建筑和旧建筑相互影响所带来的额外沉降并产生的某些附加应力。对于沉降的程度和频率的不同，对深层搅拌的应用进行理性分析说明。
深层搅拌法能够使软粘土地址的地基性状得到加强。它对水泥和石灰作为主要的加固材料，利用一定的搅拌装置将人工形成的化合剂与软土搅拌在一起，利用二者接触后发生的各种物理变化和化学变化让本身松软细腻的土质变成稳定性高而强度大的整体，具备很高强度。经过此方法处理过的地基在承受力上大大提高，并减小沉降效果，能够稳定边坡，具有挡水功能。通常在承载力方面能够提升1倍以上。
深层搅拌和浅层搅拌是两个相对比的概念，而后者的工作对象是冻土，边坡和路基。深层搅拌另外还可进行分类，有石灰系和水泥系两种内容。
2水泥加固土的原理
水泥和软土通过搅拌达到稳固效果的原理是根据水泥土本身所具有的兴致，因此和混凝土固化有不一样的工作原理。在水泥固土的过程中，因为水泥的掺加量并不大，通常能占到总量的7%-15%，水泥的化学和分解过程是根据土等活性介质来完成的。因此硬化并不快，并且内容复杂，因此对水泥加固的硬度增长方面也需时间沉淀。
2.1水泥的水解和水化作用
硅酸盐水泥的主要成分是由氧化钙、二氧化硅、三氧化二铝、三氧化二铁及三氧化硫组成，而这些氧化物又分别组成了不同的水泥矿物；硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙、铁铝酸四钙、硫酸钙等。用水泥加固软土时，水泥颗粒表面的矿物很快与软土中的水发生水解和水化反应，生成氢氧化钙、含水硫酸钙、含水铝酸钙和含水铁酸钙等化合物。其中，硅酸三钙在水泥中含量最高（50%左右），是决定强度的主要因素；硅酸二钙含量较高（25%），主要产生后期强度；铝酸三钙占水泥重量10%，水化速度快，能促进早凝；铁铝酸四钙占水泥重量10%，能提高早期强度；硫酸钙占水泥重量3%，能和铝酸三钙一起与水发生反应，生成一种水泥样菌，对高含水量的软土强度增加有特殊意义。
2.2粘土颗粒与水泥水物的作用
2.2.1离子交换和团化作用。由于离子的转换，颗粒不大的土容易连接变成更大的土团，再进行结合就会变成水泥土团。另外团和团之间的缝隙变小，变成完整的个体，因此水泥土的稳定性大大加强。
2.2.2凝硬反应。水泥进一步深化水化，渐渐成为难以分解的结晶物。这种化合物接触到空气和水后会更加稳定，因此强度是不断增加的。再者起结构较为严谨充分，水分会被隔离在外界，进而不会因为湿度变化造成结构损伤。
2.3碳酸化作用
氢氧化钙在水泥中，如果接触到了CO2化合生成不与水反应的碳酸钙，这个过程水泥的硬度增加，不过过程较慢，渐变过程并不明显。
3工程实例
3.1工程概况
某写字楼建筑面积近一万平方米，层数九层，结构型式为框架结构，柱网尺寸为6.3m×7.2m（纵向）、6.3m×3.6m（纵向）、2.4m×7.2m（纵向）、2.4m×3.6m（纵向），地表土层为1.9m～2.0m厚的人工填土，以下为第四纪沉积层，地层从上到下分别为：第①层粉土，湿至很湿，疏松到稍密，承载力标准值fk=115KPa，压缩模量平均值Es=11（MPa）、层厚3.9～4.0m；第②层粘土夹粉土，饱和，软塑至可塑状，承载力标准值fk=110KPa，压缩模量平均值Es=7.0（MPa）、层厚2.3～3.7m；第③层粉土，很湿，中密，承载力标准值fk=120（MPa），压缩模量平均值Es=15.42（MPa），层厚1.0～1.3m；第④层粘土饱和，可塑至硬塑状，承载力标准值fk=120KPa，压缩模量平均值Es=6.5（MPa），层厚3.5～3.8m；第5层粘土，饱和，硬塑状，承载力标准值fk=140KPa，平均压缩模量Es=7.5（MPa），本层揭示最大厚度4.2m。场地地下水属孔隙潜水类型，地下隐定水位14.5m，但由于粘性土的隔水作用。上部土体已达饱和状态。经检测，地下水无侵蚀性。
3.2加固方案的比较
3.2.1灌注桩。因场地土呈软塑至流塑状态，成孔很困难，需要有较高施工技术水平来保证施工质量，且造价高、工期长。
3.2.2碎石桩。工期短，施工简单，造价低；因受场地条件的限制而不能采用。
3.2.3预制桩。能较好地满足所需要的承载力，但工期长，施工噪音大影响周围居民的正常生活；其造价经测算约54万元。
3.2.4深层搅拌桩。施工速度快，工期短，施工方便，能较好地保证施工质量，造价约23万元，仅是预制桩的42.6%。
经方案比较，决定选用深层搅拌桩处理地基。地基处理后的承载力标准值F=250KP。
3.2深层搅拌桩的施工
3.2.1室内试验
深层搅拌法是利用水泥和土结合后可达到更稳定的状态作为前提，但是从现在来讲起技术和计算准确度等都不够完善。所以，加强试验，总结经验是必要的。试验的流程为：为了保证试验的效果，把现场采掘的天然土样品在加厚的塑料袋中保存，要保证天然的水分状态，根据工作的需要设置试验顺序，确定配方，将水泥、土和额外添加剂进行测量之后置于同一个容器中进行搅拌，震动，形成完整的整体。加盖塑料布保证稳定状态并养护。这一试验在室内进行，可以获得下列论果：水泥土的总重量和原来的土比较只有2.7%的提高，所以，这个过程不会对地面造成负担过重的重力影响。而水泥土的强度也超过设计值的2.0MP，达到21.2MP，可以作为利用对象。
3.2.2施工要求
目前检验深层搅拌效果的方法比较复杂低效。所以，对施工单位来讲，操作时万不可存在侥幸心理，要根据技术规范来完成工作并有下列几种硬性规定必须遵守：第一，桩体需要保证充足而均匀的喷灰效果，要观察电子称的数值变化，保证喷灰量达到要求，否则要二次工作或进行补救。
桩体的送灰过程要求均匀和持续不能出现停顿；第二，因为和基础相连接的地方搅拌桩上层要承受较强压力，所以，在1.5m的范围中进行复喷复搅。因为设计必须要在桩端的承受范围之内，所以，桩端质量首先要谷关，另外，除了复喷复搅工作之外，钻头到达底部时要停留1至2分钟。这样叶片对水泥的搅拌就更加充分，并渐渐提高0.5m到1m左右。
结语
写字楼运用深层搅拌法稳定地基，进行一年多的应用之后。发生5.9cm的沉降。符合沉降标准。可以说，深层搅拌法对于水分较大的软土层来说是很合理的加固方法，并且这种方法工艺简单，经济节约，是可优先参考的方法。
参考文献
[1]陆培毅，土力学。北京：中国建材出版社2000.
[2]H.F.文特科恩，方晓阳。基础工程手册，北京：中国建材出版社1983