公路地基处理的目的与意义

1.1　公路地基处理的目的与意义

公路交通覆盖面广、机动灵活、时效性强，既具有通道功能，又具有集散功能，是综合运输体系的基础；高速公路通行能力大、速度快、行车安全舒适，是综合运输体系的重要组成部分。发达国家的实践表明，高速公路在综合运输大通道中具有十分重要的地位和作用。

在新中国成立至今的半个多世纪里，我国公路交通的发展，经历了改革开放前30年的长期滞后阶段、改革开放后10年的起步发展阶段和20世纪80年代末至今的快速发展阶段。1949年底，全国公路通车里程仅8.07万km，公路密度仅0.8km／100km²，到1978年底全国公路里程达到89万km，比新中国成立之初增长了10倍，但高等级公路数量很少，仅有二级公路约1万km；1978年至1987年的10年间，我国公路基础设施建设步伐进一步加快，到1987年底，全国公路通车里程达到98万km，公路网的整体水平得到明显提高；20世纪80年代末90年代初，中央明确把加快交通运输发展作为事关国民经济全局的战略性和紧迫性任务，公路交通迎来了大发展的历史机遇。到2006年底，全国公路通车里程达到345.7万km，东部发达地区按国土面积计算的公路网密度，超过50km／100km²，接近中等发达国家水平。这期间高速公路从无到有，发展迅速，从80年代末开始起步，经历了80年代末至1997年的起步建设阶段和1998年至今的快速发展阶段（图1.1）。

图1.1　全国高速公路通车里程增长情况

1988年上海至嘉定高速公路建成通车，结束了我国大陆没有高速公路的历史；到1997年底，我国高速公路通车里程达到4 771km，相继建成了沈大、京津塘、沪宁等一批具有重要意义的高速公路，突破了高速公路建设的多项重大技术“瓶颈”，积累了设计、施工、监理和运营等建设和管理全过程的经验；1998年，为应对亚洲金融危机，国家加快了基础设施建设步伐，高速公路建设进入了快速发展时期，年均通车里程超过4 000km，到2008年底，全国高速公路通车里程达到6.03万km，位居世界第二位。2007年底时河南（4 556km）和山东（4 039km）高速公路里程突破4 000km，江苏（3 608km）和广东（3 520km）高速公路里程均突破3 000km。我国各地区的发展很不平衡，绝大部分高速公路建于东部沿海诸省。

我国幅员辽阔，地形地貌复杂，土质条件多样。沿海诸省，除山东部分地段外，大部分为泥质海岸，土层多为淤泥、淤泥质黏土、淤泥质亚黏土及泥混砂层，属于饱和的正常压密软黏土，这种土类抗剪强度低、压缩性高、固结速度慢，因而沉降变形量大、地基稳定性差。在我国长江、淮河流域，还经常分布有膨胀土、液化地基等；在一些煤矿等矿产基地，开采后留下了大面积的地下采空区。这些软弱地基、特殊地基的存在常导致严重的公路质量问题，往往是高等级公路设计、施工的关键问题之一。

表1.1是我国主要高速公路软土分布情况一览表。

表1.1　我国主要高速公路软土分布情况一览表

公路工程的地基问题及其对道路的影响可概括为三类：

（1）强度及稳定性问题。当地基的抗剪强度不足以承受路堤及路面外荷载时，地基可能会产生局部或整体剪切破坏，造成路堤塌方、失稳，桥台破坏等。

（2）沉降变形问题。当地基在上部荷载及外载作用下产生过大的沉降变形或工后沉降过大时，会影响道路的正常使用，特别是产生过大的不均匀沉降时，路面会开裂破坏，构造物与路堤衔接处差异沉降，引起桥头跳车、涵身、通道凹陷、沉降缝拉宽而漏水，路面横坡变缓、积水等。

（3）地震、车辆震动等动力荷载可能引起地基土特别是饱和无黏性土的液化、失稳及震陷等。另外，由于外界水循环变化、温度变化等引起的管涌、冻融等也可能引起地基强度和变形的显著变化，从而影响道路的正常使用。

当道路工程特别是高速公路工程中遇到上列问题之一时，必须采取措施进行处理，这些措施包括：绕避、结构调整、挖除不良土体、地基处理。地基处理的目的是利用夯实、置换、排水固结、加筋和热力学等方法对地基土进行加固，以改善地基土的抗剪性、压缩性、振动性和特殊地基的特性，使之满足道路工程的要求。显然，对于交通量大、养护时间难的高速公路，地基处理的恰当与否直接关系到工程质量、投资和进度。因此，地基处理对节约基本建设投资，保证公路正常营运具有重要意义。