摘要:本文结合工程实际，对高速公路软基上结构物反开挖施工中最常见问题进行了探讨，提出了判定反开挖时间的方法，并论述了反开挖放坡和反开挖施工合理性问题。
关键词:反开挖，沉降，结构物，软土地基
一、前言
反开挖施工指软土地基结构物处（如涵洞、桥台、通道）经排水固结法处理，填土堆载预压达到一定的预压期后，开挖移走此部分填土再进行结构物作业的一种施工方法。西部沿海高速公路新会四标段软基路段长（3.8Km），路堤高（平均7.0m，最高达10.4m），结构物多（平均100m一座结构物），软基段有25座涵洞需反开挖施工（其它结构物地基都进行了粉喷桩处理）。在有限工期内，如何安全填筑高路堤，争取更多的预压时间，加速结构物的施工，同时又满足高速公路对工后沉降的要求（交通部[JTJ017—96]规范规定：高速公路涵洞或箱型通道处容许工后沉降≤20cm，一般路段容许工后沉降≤30cm），成为一个比较突出的问题。本文对西部沿海高速公路新会四标段结构物的反开挖施工进行了有意义的探讨。
二、关于反开挖时间确定问题
反开挖的路堤预压时间越长，越有利于减少工后沉降，反开挖施工的涵管之间差异沉降也小，高速公路质量越高；但从建设工程的经济效益和社会效益考虑，建设期越短越好。建设期一定时，预压期往往不足够充分，预压一段时间后，必须进行反开挖施工。如何科学合理地选择反开挖时间，成为工程建设各方普遍关心的问题。
对于何时进行反开挖施工，建设单位组织召开的软基咨询会议决定以连续10天的沉降速率不大于1mm/天作为反开挖开始施工的标准。但是，不同土质、不同压缩层厚度和路堤高度、不同的处理方法，用同一指标来控制，是不尽合理的。而且路堤的填筑是个动态过程，若路堤在未达到预压高度的情况下停止填筑一段时间，沉降速率也会达到此标准，将来还有多少沉降量无法确定，能否满足工后沉降要求更是一个问题。因此，仅用沉降速率来确定反开挖时间是不够科学的。
利用有限元法计算土体变形可获得土体的应力、应变图像及位移分布，并可预测土体的变形发展趋势。但是利用该方法时，土体本构模型和物性参数不容易确定。因此使用该方法对施工单位来说不现实，甚至不可能。笔者根据几年的施工经验，提出了一种简单易行的方法来确定反开挖时间，现将该方法介绍如下：
根据（填土）加荷～沉降～时间关系曲线，预测路堤沉降发展趋势，用双曲线法推算出路堤最终总沉降量S终。根据：△S=S终－S实测
其中：△S——剩余沉降量
S终——预测的路堤最终总沉降量
S实测——最新实测的路堤沉降量
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）较大，那么涵管铺设后，仍产生差异沉降，相邻涵管会产生错动，从而影响其过水功能和路面的平整度。因此，在△S中－△S左（或△S右）较大的情况下，不适宜进行反开挖。若△S中－△S左（或△S右）较小，涵管铺设后所产生的错动不足以影响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不大于容许工后沉降作为控制指标，适当参考沉降速率，则可考虑进行反开挖施工。
该方法仅需要反开挖路段的沉降资料即可，简单易行，适合施工单位使用。
三、关于反开挖边坡坡度问题
设计图纸明确规定反开挖边坡坡度不小于1：1.5，填高大于10m的边坡须在其中部设置平台，以防因边坡过高失稳，设计示意图见图一。
图一反开挖边坡设计示意图
新会四标段反开挖施工适逢雨季，工期十分紧。施工单位为了尽可能减少工程量，缩短工期，开挖的边坡非常陡，边坡上部坡度1：0.5左右，下部近于垂直。填高大于10m的地方反开挖，仅在一侧填高5m左右地方设置了8～10m宽的平台，作为机械作业面，另一侧并未设置平台。由于雨季“三天雨，二天晴”，有时施工单位把开挖的土就近放置在边坡顶部，开挖土堆放高度2m左右，未能及时远运。这种下开挖、上堆放的施工方式对边坡稳定极为不利。此外，还有两个不利于边坡稳定的因素：1、边坡的坡角为软塑淤泥质粘土，未扰动时承载力仅为65-85Kpa，受扰动后承载力仅为30-70Kpa；2、反开挖地段地下水极为丰富，埋深很浅，开挖后的边坡坡底低于地下水位，地下水的浸泡导致反开挖边坡坡角软土软化，强度降低。
尽管有上述诸多因素不利于开挖边坡的稳定，但是在长达一个月的反开挖施工过程中，边坡并没有失稳，仍处于稳定状态。这说明设计与实际情况相差甚远，究其原因，主要有两个问题：
1、虽然人们知道袋装砂井处理软基加速排水固结，能提高软基整体抗剪强度，但对其加固效果还难以做出准确的评价；
2、人们对填土路基的压实效果还远没有认识清楚，稳定性验算指标取值很难贴合实际，因而对填土路堤的反开挖边坡稳定性的预测结果与实际情况相差太大。
四.关于涵管基底淤泥质粘土承载力大小问题
反开挖地段淤泥质粘土地基施工前，承载力为50～105KPa。经过半年的路堤填土堆载+袋装砂井预压排水固结，淤泥质粘土承载力有所提高：当开挖至淤泥质粘土表面，在没有浸水和扰动的情况下，轻型触探试验表明，承载力达到90～120KPa，接近或达到设计要求（设计基底承载力为不小于100KPa，否则进行处理）。当开挖至涵管基底，由于浸水和机械扰动，轻型触探试验检测淤泥质粘土承载力，仅为30～70KPa，远未达到设计要求。淤泥质粘土承载力大小的变化，说明：淤泥质粘土经路堤填土堆载+袋装砂井处理后，有利于加速排水固结及固结沉降、有利于软土强度增长和承载力提高；浸水和机械挠动，淤泥质粘土承载力降低很多，这表明淤泥质粘土具有结构性，其结构一旦遭到破坏（例如，浸水和机械挠动），强度迅速降低。
五.关于反开挖施工合理性问题
国外的高速公路规划时间长，工期充足，软土地基一般都提前处理施工，预压时间达3-5年，基本能满足软基上高速公路对沉降和稳定的要求，也比较经济。而国内软土地基施工工期一般都比较紧，预压时间不够是最常见问题之一。新会四标软基处理也不例外，其结构物反开挖施工存在以下几方面的问题：
1、结构物反开挖施工同工期紧的矛盾比较突出，预压时间不充分，工后沉降很难保证；
2、工程所在地雨季长，雨量多，又是水网地带，沟渠纵横。在高速公路建设初期必须埋设临时涵管，满足当地农田排灌需要。而且在路基填筑和反开挖、二次回填土过程中，必须时时做好临时排水工作；
3、填土路基反开挖施工比较困难，存在着一定的安全稳定性和与未开挖路基协调一致性问题；
4、高填土路基反开挖施工结构物如此密集，重新填筑又很难在短时间内完成，影响路容美观。
5、粉喷桩处理结构物地基效果比较理想，并已得到理论和实践的证明。现仅从粉喷桩方案和袋装砂井方案处理新会四标段结构物软土地基费用比较（见表一）得知，袋装砂井处理后反开挖施工并不经济。
表一反开挖方案和粉喷桩方案处理结构物地基费用比较
六.结语
1、利用应用沉降观测资料根据双曲线法确定最终沉降量S终，计算出与实测沉降量之差△S，根据△S是否在容许沉降范围内来判断软基结构物反开挖施工时间。此方法简便可行，且比仅用沉降速率法可靠，用此方法来判断软基结构物反开挖施工时间比较适宜；
2、路基压实效果目前还未认识清楚，软基上稳定性验算又很难准确，安全储备大，但不经济，反开挖路基边坡坡度要综合安全和经济两方面根据实际情况确定为好；
3、预压后的软基承载力有所提高，但施工中对软基的扰动使其承载力下降；
4、反开挖施工方法很难满足工程工期的要求，预压时间不充分又达不到理想效果，同时存在施工、排水等方面问题。尤其是高填土路基，填筑时间长，反开挖和二次回填土方多，施工不便，也不经济，不如改用其它方法（如粉喷桩、碎石桩）来处理结构物地基好。
参考文献
1、交通部第一公路勘察设计院.《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》（JTJ017-96）.1996.
2、交通部公路规划设计院.《公路桥涵地基与基础设计技术规范》（JTJ024-85）.1985. 论文网
