摘要:本文結合工程實際，對高速公路軟基上結構物反開挖施工中最常見問題進行了探討，提出了判定反開挖時間的方法，并論述了反開挖放坡和反開挖施工合理性問題。
　　關鍵詞:反開挖，沉降，結構物，軟土地基
　　
　　一、前言
　　反開挖施工指軟土地基結構物處（如涵洞、橋臺、通道）經排水固結法處理，填土堆載預壓達到一定的預壓期后，開挖移走此部分填土再進行結構物作業的一種施工方法。西部沿海高速公路新會四標段軟基路段長（3.8Km），路堤高（平均7.0m，最高達10.4m），結構物多（平均100m一座結構物），軟基段有25座涵洞需反開挖施工（其它結構物地基都進行了粉噴樁處理）。在有限工期內，如何安全填筑高路堤，爭取更多的預壓時間，加速結構物的施工，同時又滿足高速公路對工后沉降的要求（交通部[JTJ017—96]規范規定：高速公路涵洞或箱型通道處容許工后沉降≤20cm，一般路段容許工后沉降≤30cm），成為一個比較突出的問題。本文對西部沿海高速公路新會四標段結構物的反開挖施工進行了有意義的探討。
　　
　　二、關于反開挖時間確定問題
　　
　　反開挖的路堤預壓時間越長，越有利于減少工后沉降，反開挖施工的涵管之間差異沉降也小，高速公路質量越高；但從建設工程的經濟效益和社會效益考慮，建設期越短越好。建設期一定時，預壓期往往不足夠充分，預壓一段時間后，必須進行反開挖施工。如何科學合理地選擇反開挖時間，成為工程建設各方普遍關心的問題。
　　對于何時進行反開挖施工，建設單位組織召開的軟基咨詢會議決定以連續10天的沉降速率不大于1mm/天作為反開挖開始施工的標準。但是，不同土質、不同壓縮層厚度和路堤高度、不同的處理方法，用同一指標來控制，是不盡合理的。而且路堤的填筑是個動態過程，若路堤在未達到預壓高度的情況下停止填筑一段時間，沉降速率也會達到此標準，將來還有多少沉降量無法確定，能否滿足工后沉降要求更是一個問題。因此，僅用沉降速率來確定反開挖時間是不夠科學的。
　　利用有限元法計算土體變形可獲得土體的應力、應變圖像及位移分布，并可預測土體的變形發展趨勢。但是利用該方法時，土體本構模型和物性參數不容易確定。因此使用該方法對施工單位來說不現實，甚至不可能。筆者根據幾年的施工經驗，提出了一種簡單易行的方法來確定反開挖時間，現將該方法介紹如下：
　　根據（填土）加荷～沉降～時間關系曲線，預測路堤沉降發展趨勢，用雙曲線法推算出路堤最終總沉降量S終。根據：△S=S終－S實測
　　其中：△S——剩余沉降量
　　S終——預測的路堤最終總沉降量
　　S實測——最新實測的路堤沉降量
　　算出路堤中、路肩（左、右）的剩余沉降△S中、△S左、△S右。若△S中－△S左（或△S右）較大，那么涵管鋪設后，仍產生差異沉降，相鄰涵管會產生錯動，從而影響其過水功能和路面的平整度。因此，在△S中－△S左（或△S右）較大的情況下，不適宜進行反開挖。若△S中－△S左（或△S右）較小，涵管鋪設后所產生的錯動不足以影響其通水功能和路面的平整度。
　　路中、路肩沉降速率一般相差不大，用△S不大于容許工后沉降作為控制指標，適當參考沉降速率，則可考慮進行反開挖施工。
　　該方法僅需要反開挖路段的沉降資料即可，簡單易行，適合施工單位使用。
　　三、關于反開挖邊坡坡度問題
　　
　　設計圖紙明確規定反開挖邊坡坡度不小于1：1.5，填高大于10m的邊坡須在其中部設置平臺，以防因邊坡過高失穩，設計示意圖見圖一。

　　圖一反開挖邊坡設計示意圖
　　
　　新會四標段反開挖施工適逢雨季，工期十分緊。施工單位為了盡可能減少工程量，縮短工期，開挖的邊坡非常陡，邊坡上部坡度1：0.5左右，下部近于垂直。填高大于10m的地方反開挖，僅在一側填高5m左右地方設置了8～10m寬的平臺，作為機械作業面，另一側并未設置平臺。由于雨季“三天雨，二天晴”，有時施工單位把開挖的土就近放置在邊坡頂部，開挖土堆放高度2m左右，未能及時遠運。這種下開挖、上堆放的施工方式對邊坡穩定極為不利。此外，還有兩個不利于邊坡穩定的因素：1、邊坡的坡角為軟塑淤泥質粘土，未擾動時承載力僅為65-85Kpa，受擾動后承載力僅為30-70Kpa；2、反開挖地段地下水極為豐富，埋深很淺，開挖后的邊坡坡底低于地下水位，地下水的浸泡導致反開挖邊坡坡角軟土軟化，強度降低。
　　盡管有上述諸多因素不利于開挖邊坡的穩定，但是在長達一個月的反開挖施工過程中，邊坡并沒有失穩，仍處于穩定狀態。這說明設計與實際情況相差甚遠，究其原因，主要有兩個問題：
　　1、雖然人們知道袋裝砂井處理軟基加速排水固結，能提高軟基整體抗剪強度，但對其加固效果還難以做出準確的評價；
　　2、人們對填土路基的壓實效果還遠沒有認識清楚，穩定性驗算指標取值很難貼合實際，因而對填土路堤的反開挖邊坡穩定性的預測結果與實際情況相差太大。
　　
　　四.關于涵管基底淤泥質粘土承載力大小問題
　　
　　反開挖地段淤泥質粘土地基施工前，承載力為50～105KPa。經過半年的路堤填土堆載+袋裝砂井預壓排水固結，淤泥質粘土承載力有所提高：當開挖至淤泥質粘土表面，在沒有浸水和擾動的情況下，輕型觸探試驗表明，承載力達到90～120KPa，接近或達到設計要求（設計基底承載力為不小于100KPa，否則進行處理）。當開挖至涵管基底，由于浸水和機械擾動，輕型觸探試驗檢測淤泥質粘土承載力，僅為30～70KPa，遠未達到設計要求。淤泥質粘土承載力大小的變化，說明：淤泥質粘土經路堤填土堆載+袋裝砂井處理后，有利于加速排水固結及固結沉降、有利于軟土強度增長和承載力提高；浸水和機械撓動，淤泥質粘土承載力降低很多，這表明淤泥質粘土具有結構性，其結構一旦遭到破壞（例如，浸水和機械撓動），強度迅速降低。
　　五.關于反開挖施工合理性問題
　　
　　國外的高速公路規劃時間長，工期充足，軟土地基一般都提前處理施工，預壓時間達3-5年，基本能滿足軟基上高速公路對沉降和穩定的要求，也比較經濟。而國內軟土地基施工工期一般都比較緊，預壓時間不夠是最常見問題之一。新會四標軟基處理也不例外，其結構物反開挖施工存在以下幾方面的問題：
　　1、結構物反開挖施工同工期緊的矛盾比較突出，預壓時間不充分，工后沉降很難保證；
　　2、工程所在地雨季長，雨量多，又是水網地帶，溝渠縱橫。在高速公路建設初期必須埋設臨時涵管，滿足當地農田排灌需要。而且在路基填筑和反開挖、二次回填土過程中，必須時時做好臨時排水工作；
　　3、填土路基反開挖施工比較困難，存在著一定的安全穩定性和與未開挖路基協調一致性問題；
　　4、高填土路基反開挖施工結構物如此密集，重新填筑又很難在短時間內完成，影響路容美觀。
　　5、粉噴樁處理結構物地基效果比較理想，并已得到理論和實踐的證明�，F僅從粉噴樁方案和袋裝砂井方案處理新會四標段結構物軟土地基費用比較（見表一）得知，袋裝砂井處理后反開挖施工并不經濟。

　　表一反開挖方案和粉噴樁方案處理結構物地基費用比較

　　
　　
　　六.結語
　　
　　1、利用應用沉降觀測資料根據雙曲線法確定最終沉降量S終，計算出與實測沉降量之差△S，根據△S是否在容許沉降范圍內來判斷軟基結構物反開挖施工時間。此方法簡便可行，且比僅用沉降速率法可靠，用此方法來判斷軟基結構物反開挖施工時間比較適宜；
　　2、路基壓實效果目前還未認識清楚，軟基上穩定性驗算又很難準確，安全儲備大，但不經濟，反開挖路基邊坡坡度要綜合安全和經濟兩方面根據實際情況確定為好；
　　3、預壓后的軟基承載力有所提高，但施工中對軟基的擾動使其承載力下降；
　　4、反開挖施工方法很難滿足工程工期的要求，預壓時間不充分又達不到理想效果，同時存在施工、排水等方面問題。尤其是高填土路基，填筑時間長，反開挖和二次回填土方多，施工不便，也不經濟，不如改用其它方法（如粉噴樁、碎石樁）來處理結構物地基好。
　　
　　參考文獻
　　
　　1、交通部第一公路勘察設計院.《公路軟土地基路堤設計與施工技術規范》（JTJ017-96）.1996.
　　2、交通部公路規劃設計院.《公路橋涵地基與基礎設計技術規范》（JTJ024-85）.1985.           論文網