浅谈如何处理高速公路液化地基

罗汝兴

(保定申成路桥有限责任公司)

浅谈如何处理高速公路液化地基

罗汝兴

(保定申成路桥有限责任公司)

高速公路工程项目特殊，其工程区域跨度大，需要应对的地基情况复杂，尤其是液化地基对公路的基础造成的负面影响较大。因此在采用处理措施的时候应从形成的机理与条件分析，利用有效的措施降低其含水量、强度等，这样才能保证其技术效果。

高速公路;液化地基;处理措施;实用性

1 液化地基形成的机理与产生条件

1.1 液化地基的形成机理

通常松散的砂土与粉状土在地下水的作用下，其含水量达到了饱和状态。此时如果土体受到了外界的影响如震动，土体就会向更加紧密的趋势，此种趋于紧密的动作，这样土体空隙压力增加，而在震动的影响下，上升的孔隙水压力不能消散，这就让原有状态的压力减小，当压力消散后土层就会完全丧失抗剪切的能力，就像液体一样，这就是地基出现液化的机理。此情况多发生在松散砂土、粉土等，主要的诱因就是震动与水。

1.2 形成液化的基本条件

地质因素:如黄淮区域形成的冲击平原，是黄河泛滥所产生的，其土层结构十分的松散，在此条件下土体的贯入度较低，形成了沿线液化土层的基础条件。这就是地质因素的影响。

水的因素:砂土或者粉土只有在饱和的状态下才有可能成为液化土，而松散的砂土与粉土如果没有水的影响是不能引起液化的，所以地下水的作用与其水位的高低是影响液化的重要因素。

地震因素:据研究在地震烈度7和地下水超过6 m的时候，地震就会引发土体的液化，这个因素也是影响土体稳定与液化的一个条件。

外力因素:饱和的砂土与粉土在外界影响下，如外力与地震等，就会出现剪切强度下降甚至消失的情况。在地震的时候，土体受到强烈的振动，空隙水压力急剧增加，当压力与剪切面上外力作用下的法向应力相等就会使其强度降低为零，因此地震等级越高其产生液化效果越大。

2 高速公路液化地基的处理

高速公路的建设是一种特殊的工程项目，其突出的特点就是区域跨度大，地质因素的影响更加突出。公路施工为线型工程，施工宽度小需要处理的路段长，所以高速公路施工中需要处理的液化地基的工程量较大。在国家规范中，指出液化土层上进行道路施工，应根据实际地质勘测，应采用常规措施对地基进行处理，如换土、反压护道、取土坑或者路边沟应远离路基、尽量保护植被等。如果不能达到工程需求的时候，就必须对液化地基进行加固，以保证公路的安全。加固的措施有:砂桩、碎石桩、石灰桩、强夯等。在此还应考虑高速公路的特点是其基础类型多样，扩大基础、桩基础等都会出现在公路建设中。一般的路段路堤高程变化大，对地基处理的措施也不能完全采用一种措施就可以应付复杂的地质情况，因此液化地基的处理必须突出针对性。高等级公路在处理液化地基的时候应尽量将多种因素综合起来考虑与设计，既起到处理效果也可以节约投资，此时就需要根据地质勘测结构与试验资料，判断液化土层的深度、厚度、液化程度等，并测试其对公路地基的影响程度，然后设计处理措施。高速公路往往需要穿过多个地质区域，土层变化频繁，及时采用一种处理方法进行处理也应根据实际的情况对处理参数进行调整，优化处理的效果，具体的处理方法如下。

(1)换土回填法。此种方法对处理液化土地基是对浅层液化土进行清理，或者替换，换填的是强度较高的砂砾、碎石等，并配合相应的夯实。如果采用全部替换的方式，其适应的范围是小于3 m的可液化地基，可以从根本上改善地基强度，是消除液化最为彻底的措施。

(2)挤密桩技术。是利用冲击或者振动的方式，在松散的砂土或者填土地基中成孔并填入沙料进入土中，形成了砂石桩，与桩间的土体形成复合地基。其主要的目标就是提高承载能力，改变液化土带来的变形与液化趋势。在加固地基抗液化方面的作用原理是，通过成桩过程桩管本身对周围液化土产生横向挤压，使得周围的土体空隙比变小，增加密实度;通过在桩孔内填入粗砂材料，在地基中形成一种透水性好的竖向减压排水通道，有效的降低空隙水压力，控制液化加剧，加快排水固结;通过成孔施工中的振动让填入的材料与地基实现挤密效果，增加砂土的抗液化能力。

(3)碎石桩技术。利用振动与冲击或者水冲的技术，对软土地基上成孔，随后利用碎石等粗骨料挤压到成孔中，形成一个由碎石砂砾等构成的密实的桩结构。在成孔与碎石挤密的同时原有的地基在水平振动的影响下会产生径向的位移而对其结构产生影响，改变了密实程度，空隙比降低，液化指数也随之降低，从而形成一种高强度复合地基，消除液化的发展。此种施工的措施包括了湿法、干法两种，即水振冲、沉管法。湿法技术是在地基的十字板剪切检测强度大于15 kPa，而干法强度则大于10 kPa。不同的地质条件中桩和桩之间的承载能力、液化指数下降的效果是不能通过计算得出的，只有通过实地检测才能获得。所以碎石桩和其他加固方式都只能在特定的工程条件下采用，其加固的施工工艺与参数(填料量、成孔速度、振动时间等)，都必须通过实际试验来测定。

(4)强夯技术。此技术是利用重锤在一定高度上自由落下而产生的冲击力对土体施加冲击能量，对地基进行振动与冲击，此种能量可以转换为振动波，使得土体得到强制的压缩、排水、振密等，达到排水预压的效果，从而提高地基的强度，让土粒之间达到一个稳定的状态，降低液化指数，最终加固了地基。目前，强夯法是应用较为广泛的技术之一，但是其也因为地质结构的复杂性而不能通过计算获得指导施工的参数。通常参照的都是经验，利用相似的工程来确定强夯的参数。在强夯之前应对具有代表性的地段进行试夯，确定其施工的参数。强夯的主要参数有锤重、高度、垫层厚度、垫层材料、加固深度、夯击遍数、间隔时间、处理范围等。

3 结束语

从实际的应用来看，强夯法是一种广泛采用，来应对液化地基的技术措施，加固的效果理想，费用低。碎石桩、挤密砂桩也有一定的应用空间，但是因为工程费用限制，其通常是在构造物施工中采用。而且在实际的应用中具体的项目，各种加固措施之间也互有长短。如在某公路项目中，振动碎石桩的加固效果较好，挤密桩次之，但是从施工成本上看挤密桩更加具有优势，所以挤密桩最终成为了对该路段液化地基处理的主要方式。我国的高速公路建设不断发展，在不断的施工实践积累中，对于液化地基的处理措施，从理论到实践都获得了丰富的成果经验。高速公路施工对液化地基的处理方法也基本上采用的是规范总结并推荐的措施。但是从前面的分析中可知，公路施工是较为复杂的过程，尤其是自然地质的复杂性对施工影响较大，因此对地基的处理应建立在对地基的充分勘测与分析的基础上，选择方法因地制宜，多方考虑其施工条件、加固效果、经济性等因素，这样才能保证施工优化。

［1］虞海青，吴旭.高速公路路基砂土液化处理［J］.交通科技，2009，(4).

［2］刘海忠，王萌.高速公路地基液化等级综合评价与处理技术［J］.科技资讯，2009，(29).

［3］周波，杨文放.砂土液化机理及处理技术综述［J］.科技创新导报，2009，(3).

［4］郝勇，俸锦福，赵小波.公路地基液化的机理及影响因素探讨［J］.中国高新技术企业，2009，(7).

［5］刘刚.强夯在液化砂土地基中的应用实例［J］.中国高新技术企业，2009，(13) .

U416.1

C

1008-3383(2012)03-0041-01

2011-11-01

罗汝兴(1985-)，男，湖南省浏阳市人，助理工程师，研究方向为公路桥梁施工。