A类央企信托-非标淮安政信集合信托计划

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新闻资讯：

自1989年我省第一条广佛高速公路通车以来，目前广东省高速公路通车里程已逾700km，“九五”计划通画达1100km.而高速公路的建设不可避免地要涉及到对软土基处理

    对设计人员来说，要做到恰当地选用软土地基处理方法，则必须对所要处理的软土地基的特征、物理力学性质有全面、熟悉的掌握

    笔者结合近几年来参加高速公路软土地基勘察和设计的体会，结合有关资料，浅谈珠江三角洲高速公路软土特征及常见处理方法

     　　2、软土的概念 　　软土一般是指天然含水量大、压缩性高、承载力低的一种软塑状态的粘性土

    它一般是在静水或缓慢的流水环境中沉积，经生物、化学作用形成的

    但含水量多少才谓之高、承载力多少才谓之低，目前尚没有一个统一标准

    比如，日本采用标准贯入击数、无侧限抗压强度、荷兰式贯入指数等三项指标来划分软土

    德国则用“很容易搓捏的土”来划分软土

    在国内，铁道部建议以天然含水量接近或大于液限、孔隙比大于1、压缩模量小于4000kPa、标准贯入击数小于2击，静力触探结入阻力小于700kPa、不排水强度小于25kPa等6项指标来划分软土；建设部颁《软土地区工程地质勘察规范》（JGJ83-91）规定，凡符合外观以灰色为主的细粘土、天然含水量大于等液限、天然孔隙比大于等于1等3项指标来划分软土；交通部《公路土载试验规范》（JTJ051-85）则以天然含水量、孔隙比、压缩系数、饱和度和内摩擦角等5项指标来划分软土

    从上述部门的规定或规范可以看出建设部颁规范比较简单，使用起来不方便

    为了有个统一简便的判别标准，交通部最近颁布《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》（JTJ017-96），在总结经验的基础上，软土的划分标准采用天然含水量大于等于35%或液限、天然孔隙比大于等于1.0、十字板剪切强度小于35kPa等3项指标

    凡符合以上3项指标的粘性土均为软土

    珠江三角洲地区软土一般指淤泥、淤泥质土

    淤泥和淤泥质土

    淤泥和淤泥质土的定量划分指标为：当土的天然孔隙比大于1.5时，为淤泥；天然孔隙比1小于等于e小于等于1.5时为淤泥质土

     　　3、软土的成因和性质 　　3.1、软土的成因 　　珠江三角洲地区为典型的平原地貌，其间偶有个别残丘点缀

    它地势平坦开阔，区内河渠纵横交错，水网密布，大小河流蜿蜒曲折，河水受潮水顶托明显

    由于河流冲积和海潮的进退作用，在该区广泛沉积了厚层的海陆交互相软土

    该区软土层一般恶化有薄层粉细砂层

    砂层厚薄不一

    层次有多有少，具有一定水平层理

    软土为淤泥和淤泥质土，一般分布于地表硬壳层之下，大部分地区分布一层软土，局部分布有两层软土，其下卧层多为砂层，少数为粘土层

    软土层平均厚度4-6m，局部厚逾15m，基底为第三系红色岩系软质岩

    软土的主要矿物为粘土矿物的高岭土和伊利石

    由于粘土堆矿物具有较强的亲水性和表面活动性

    同时高岭土和伊利石矿物多为片状，沉积时多呈片堆组构，形成土的絮状结构

     　　3.1、软土的性质 　　珠江三角洲软土一般具有下列性质： 　　（1）较高的含水量

    根据佛开高速公路软土资料统计，淤泥质土的天然含水量平均值48%，淤泥的天然含水量平均值76%，少数100%以上，因此土体一般均呈流塑状

     　　（2）天然孔隙比大

    据佛开高速公路软土统计资料，淤泥质土的天然孔隙比=1.25，淤泥的天然孔隙比=1.8，少数大于2.0 　　（3）压缩性高

    软土的天然孔隙比大决定了压缩性必然高

    据佛开高速公路软土统计资料，淤泥的压缩系数=1.34MPa-1，淤泥质土的压缩系数=0.73MPa-1，均属高压缩性土

    据有关资料，佛开高速公路填土后，路基沉降量1m左右

     　　（4）凝聚力小

    淤泥质土快剪凝聚力平均值12.4kPa，淤泥快剪凝聚力平均值9.1kPa.因此土体抵抗剪切变形能力差

    在施工中经常遇到路堤填土到一定高度出现滑塌，从而造成路堤失稳

     　　（5）固结系数小

    据佛开高速公路软土统计资料，固结系数一般在4.0*1/1000平方厘米/s左右，这就意味着土体完成固结沉降所需的时间较长，这对施工工期影响较大

     　　4、软土处理方法 　　软土地基的处理方法较多，目前珠江三角洲高速公路软土地基的常见处理方法主要有以下几种

     　　4.1、堆载预压法 　　该法是在工程建设之前用大于或等于设计荷载的填土荷载，促使地基提前固结沉降以提高地基的强度

    当强度指标达到设计要求数值后，缺陷去荷载，修筑公路路面

    经过堆压预处理后，地基一般不会再产生大的固结沉降

    堆载物一般用填土或砂石等散粒材料

    施工填筑时采用分层分级施加荷载，从而控制加荷速率、避免地基发生破坏，达到地基强度慢慢提高的效果

    该法施工简单，不需要特殊的施工机械和材料，但软土的排水固结时间较长，因此工期一般较长

    公路工程上常先期对路基进行堆载预压，再利用修筑桥梁的时间使其慢慢固结

    如施工时间允许，可单位使用；如工期紧，可结合其它方法一起使用

    佛开高速公路在软土厚度大于13m时，均采用超载预压，以减少固结沉降，超载预压高分0.3m和0.6m两级

     　　4.2、反压护道法 　　该法是指在公路主路堤两侧，填筑一定宽度和高度的护道，以期达到路堤稳定的一种方法，它主要是起抗滑的平衡作用，使得抗滑弯矩能克服滑动弯矩

    其设计一般采用“费兰纽斯法”找出最危险的圆弧，再用分条法进行稳定验算

    反压护道的宽度一般是滑动弧终点达到哪里就压到哪里

    其高度一般为路堤填土高度的1/3-1/2.这种方法处理软土地基，对解决路基稳定是有效的

    该法不需控制填土速率，可以机械化快速完成路基填筑，但利用该法处理地基，土方量大、占用土地多，且沉降期长

    珠江三角洲地区土地资源有限，公路建设要尽量少占土地

    因此，在公路工程中，该法一般不大面积使用，多数是在桥台高填土寺段局部少量使用

    如佛开高速公路潭州大桥、张槎跨线桥等桥梁工程桥台前几十m小范围内使用该法

    采用音级形式，边坡1：2，最宽为18m，高2.0-2.5m. 　　4.3、袋装砂井排水法 　　袋装砂井排水法是在普通砂井的基础上发展起来的一种软土地基处理方法，它是普通砂井的发展和提高

    相对于普通砂井，此法用砂量少、施工方便、快捷

    它的布置一般采用梅花形

    理论和实践表明，袋装砂井的间距是影响固结速率最重要的因素之一

    在附加荷载一定的条件下，井距愈小，固结愈快，井距愈大，固结愈慢

    所以，在用袋装砂井处理软土地基时，原则上采用“细而密”的方案

    由于施工机械的影响，井距也不宜太小

    井距太小，易使砂井周围的土受到扰动，地基土强度受到一定程度的削弱，并增加一定数量的沉降，而且还会使土固结系数降低，一般袋装砂井的间距以1.0-1.5m为宜

    当然具体工程要根据软土的特征和施工期限的要求，计算确定

    目前，袋装砂井排水法在公路工程中应用得最广泛的一种方法

    这种方法一般不单独使用，往往结合砂垫层、土工布、堆载预压或其它方法一起使用，效果更好

    广佛高速公路大部分软土地段采用袋装砂井排水法结合超载预压，砂井间距1.0-1.5m.通过3个断面现场观测，预压4个月，主固结沉降量已基本完成，通车后的沉降量仅0.8-2.6cm.这说明用袋装砂井排水处理软土地基效果较好

    对于砂源丰富的地区，使用袋装砂井法处理软土地基，易于保证质量，费用也较低

     　　4.4、塑料排水板法 　　该法与袋装砂井的作用原理相同，设计方法也基本相同，只是所用材料不一样而已

    目前国内厂家生产的多为宽10mm，厚4mm的带状有横槽的塑料板，其外包有土工布

    塑料排水板的施工文教袋装砂井基本相同

    与袋装砂井比较，塑料排水板具有施工速度较快，效率高，施工机械轻便，对软土地基的扰动较小，可工厂化生产，抗折能力较强等优点

    根据沈大高速公路软土地基处理资料，塑料排水板相对于袋装砂井可节约16%的费用

    因此近年来在软土地基中得到广泛应用

    但由于国内厂家一哄而上，造成塑料排水板产品供过于求，产品质量不能保证，影响了其对软土地基处理的效果，使其发展受到了一定限制

    该法可单独使用，但一般是结合砂垫层或其它方法一起使用

    佛开高速公路大部分软土地段采用塑料排板法进行处理，其平面布置呈正三角形，间距1.0-1.5m，长度根据软土厚度具体确定，一般以打穿软土层为原则，桩长5-17m. 　　4.5、喷粉桩法 　　喷粉桩法的正式名称为粉体深层喷粉搅拌法，是胶结法处理软土地基的一种

    它利用水泥或石灰等材料作为固化剂的主剂，通过特制的深层搅拌机械，就地在软土中利用压缩空气喷射石灰或水泥干粉，与软土强行搅拌，利用固化剂与软土之间所产生的一系列物理-化学反应，使软土固结成具有整体性、水稳定性和一定强度的地基，以达到提高地基承载力、减少地基沉降量的目的

    其地基应视为复合地基，桩土共同承担应力

    它具有施工速度快，设备轻便，便于移动，方法容易掌握，处理深度较大等优点，具工后沉降较小，排水固结时间短，尤其可较好地解决桥头跳车现象

    八十年代末该法在广州经济开发区试用，取得了较好效果

    之后在高速公路软土地基处理中推广应用

    佛开高速公路部分路段采用了这种方法

    喷粉桩径一般用60cm，桩间距1.5-2.5m，深度一般穿透软土地基，当软土厚度大时，桩长控制在15m以内

    用该法处理软土地基，大大缩短了软土地基处理时间，为佛开高速公路的早日通车创造了条件

    通过对喷粉桩进行抽芯、抗压及静载试验，表明喷粉桩复合地基设计、施工质量是令人满意的

     　　5、结语 　　各种地基处理方法都有它的适用范围、局限性和优缺点

    加之具体工程情况复杂、工程地质条件千变万化、各个工程间地基条件差别很大，具体工程对地基的要求也不同

    而且机具材料等条件也会因工作部门不同、地区不同而有较大的差别

    因此，对每一个工程都要进行具体细致分析，应从地基条件、处理要求、工程费用以及材料、机具来源等各方面进行综合考虑，以确定合适的地基处理方法

    在确定地基处理方法时，可根据工程具体情况，对几种地基处理方法进行技术、经济以及施工进度等比较

    通过比较分析可以采用一种地基处理方法时，还要由两种或两种以上的地基处理方法组成的综合处理方案

    同时在确定地基处理方法时，还要注意节约能源

    注意环境保护，避免因为地基处理对地面水和地下水产生污染，振动噪音对周围环境产生不良影响等

     　　要做好软土地基的处理，首先要搞好前期勘察设计工作

    根据软土特征和物理力学指标，通过比较分析，选取合适的软土地基处理方法

    笔者在此想强调的是在做好前期地质工作的同时，要注意做好施工地质工作

    在前期地质工作中，由于种勘察技术水平及其局限性，期望在勘察阶段完全查明软土的地质特征是十分困难的，加之经济、时间的因素，勘察阶段是不可能布置太大的工作量

    公路有关规范规定软土路基路段每km一般布置2-4个勘探点，这只能保证基本上查明软土特征，而要完全查明软土特征，就应相应地做好施工地质工作

    国内部分高速公路在规模施工前先期修筑试验段，也正是体现这种思想

    另外，软土地基处理在施工过程中和施工后需做好监测工作

    因为软土地基处理方法和加固效果并不是施工结合后就能全部发挥

    一般来说，施工完成后还需要经过一段时间才能逐步体现和加固地基的要求

    另一方面，地基处理大都是隐蔽工程，很难直接检验其加固效果

    通过监测既可检查地基的处理效果，又可总结经验，供以后的工作借鉴使用

     公路建设事业的发展推动了公路基础设施建设发展，进而带动了区域经济的发展，促进了社会生产力发展

    但是公路建设区域发展不平衡，体现在偏远的山区公路建设缓慢，交通成为山区发展的重要障碍

    山区地质条件复杂，隧道、桥涵和防护工程多，在施工过程中难度大并且建造成本高，建设过程中存在较多的不确定性和风险性，这些风险的存在将可能带来灾难性的后果

    如何确保公路工程特别是山区公路工程在项目施工过程减少各类风险，顺利实现公路建设的跨越发展，是当前社会和经济发展亟需解决的一项重要课题

    现国内对项目安全事故风险分析方面有一定相关研究

    夏立明等将聚类和灰色关联度应用到建筑事故影响因素的分析中，分析各类影响因素，并建立监管措施

    周继忠等用灰色关联理论对影响工程事故的因素进行分析，对事故发生的主、次原因关联度排序

    赵金娜等分析导致高处坠落事故发生各因素，应用层次分析法对各因素相对重要度进行排序

    李婷婷等构建了具有23个指标的公路工程风险因素安全评价指标体系，采用聚类分析方法对风险因素进行模糊聚类，分析风险评价各阶间的关系

    以上研究主要从安全影响因素方面进行分析，对山区公路项目实施风险方面研究相对较少

    因此，为有效预防和控制山区公路项目实施过程风险的产生，保障施工现场的生命财产安全，应对山区公路项目进行风险分析，从而有效预防和控制山区公路项目的风险

     1山区公路工程风险的特点及影响因素 1.1山区公路工程风险的特点 由于山区公路工程地质条件复杂，不确定因素多、规模大同时建设工程周期长，不可预见事件等导致风险损失频发，在建设期风险发生的频率高

    相比于运营阶段，山区公路项目风险主要体现在建设阶段

    山区公路工程产生风险原因主要有政治、社会、自然、技术和经济等各方面的因素，这些风险都会不同程度地作用于建设项目

    由于山区公路工程参与方较多，除施工方之外，还有业主方、设计方、监理方、材料供应方以及政府监督管理部门等，各方联系复杂，从而使得风险因素错综复杂

    同时对于基础设施建设而言，政府的政治、经济、金融政策以及对项目的态度都对项目风险存在巨大影响，有可能因为某原因中止合同对项目产生风险

    因此，山区公路项目涉及面较广，施工工艺和各作业间协调复杂，各分部分项工程之间的关联度很高从而产生灾害链，使得公路工程项目风险具有其特有的风险组合

     1.2山区公路工程风险的指标体系 由于山区公路建设参与方多，同时项目工作内容多且涉及作业面广，所以在评价指标选取时考虑的影响因素相对多也复杂

    综合考虑山区公路工程的管理控制目标和风险事件，针对山区公路项目实施过程选取评价指标，可分为工期影响、投资影响、质量影响、安全影响4个方面，具体如下： (1)质量影响因素

    施工合同风险（工期短、标价低)、设备及材料选购不当；防护风险（抗滑桩、喷锚混凝土等施工不当）；现场人员素质（工人、技术人员、管理人员）；公路、桥梁、隧道施工技术风险

     (2)工期影响因素

    气候条件差、变化频繁、交通条件差；设计变更，修改及审批的延误；统供材料供应不及时及电力供应不及时，而且供应很不稳定；施工场地小，施工条件差

     (3)投资影响因素

    原材料及燃料价格上涨；自然灾害不良地质差，交通条件差；业主提高质量标准；施工合同风险（工期短造成施工设备的增加）；设计风险（路线设计不当、结构设计不当造成变更追加投资)；承包商对存在的风险估计不足

     (4)安全影响因素

    设计风险（路线设计不当、结构设计不当造成变更追加投资）；不良地质条件，道路交通事故；施工人员安全意识；施工保护措施不当、操作不当；高空作业、接触有害物

     2基于可拓理论和模糊数学的山区公路工程风险综合评价模型 2.1可拓理论 可拓学理论基础为物元理论和可拓集合论，从定量和定性的角度解决研究对象矛盾所存在的规律和方法

    针对具体问题求解其不相容性，兼顾考虑质和量，研究事物数量变化及关系变化，对质和量进行变换，建立多指标性能参数解决问题，具有独特的优势

     2.2基于可拓理论的模糊综合评价模型 从目前山区公路风险现状来看，分析风险的方法有：层次分析法、模糊综合评判法、成本效益法和德尔菲法等，但这些传统评价方法存在着一定的计算复杂和偏主观性等方面的问题

    所以本文提出基于可拓理论的模糊综合评价法对公路项目施工评价，以模糊参数区间量化的方法，避免专家打分法所带的主观性，对数据增强操作，具有其适用性

     结合物元理论和可拓集合理论，在量化风险管理影响因素的基础上，用物元来表示各个影响因素，并给出确定权重计算逐层因素与风险评价的关联度，评价等级

    该方法将各种复杂的因素划分为相互联系的具有条理性的有序层次，并比较定量的数值，划分评估结果等级及在区间内的变化，在山区公路风险管理中能够较好地解决和反映风险综合水平

     3实例分析 基于可拓理论和模糊综合评价理论，以福建306省道秀里线明溪城关至三明交界处为对象，全路段起点为福建省道306线K366+600处，作为起点桩号为K0+000，终点为与三明交界处的车头坑村现省道306线K337+900处，终点桩号K28+306.5，全部长度28.3065km建立山区公路项目风险评价

     4建议 在山区公路工程施工过程中，加强风险管理是保证工程项目顺利进展的必要条件

    因此，根据山区公路工程的特点，提出以下三点建议： (1)树立风险意识，加强山区公路工程施工中的风险识别，从而制定切实可行的风险管理目标

     (2)在山区公路工程施工的全过程中，从质量、工期、投资和安全方面进行全方位风险分析与评价，加强风险管理以实现有效控制和降低风险

     (3)加强风险决策与协同管理，参与建设的各方须承担相应的责任风险，使各参与方发挥最大作用，进而实现风险管理的目标

     5结语 本文结合可拓理论和模糊数学理方法，把问题从定量方面加以研究，建立山区公路工程风险综合评价模型，同时提出风险管理的建议

    并通过案例加以验证，提出该公路工程风险综合评价等级，并对各个影响因素的风险级别分类及各具体关联度级别高低，对合理科学地进行风险控制具有实践指导意义

     从分析结果来看，该方法是可行且有效的，评判结果更趋于实际，为确保山区公路建设的高效安全和降低公路建设风险提供借鉴，研究结果对山区公路工程实施风险控制具有实用价值和现实指导意义

    

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