軟土地基的處理方法及工藝綜述

何茂維，楊光飛

(中國市政工程西南設計研究總院)

軟土地基的處理方法及工藝綜述

何茂維，楊光飛

(中國市政工程西南設計研究總院)

摘 要:公路設計和施工的好壞直接影響到公路的質(zhì)量和壽命，所以，針對軟土路基不同的地質(zhì)特點，介紹了幾種常見的處理方法。

關鍵詞:公路建設;軟土地基;處理方法

0 前言

在路基設計和施工中，常會遇到軟土地基的處理，如果軟土地基的處理方法采用不當，不僅浪費了資源，起不到應有的應用，還會造成路基的破壞。因此，在路基設計和施工中，對軟土地基的處理方法的選擇上要特別慎重。

1 軟土地基產(chǎn)生的原因

路基強度及穩(wěn)定性與路基干濕狀態(tài)密切相關，路基干濕狀態(tài)是由土中含水量的高低決定的，而含水量的高低取決于各種濕源的作用和延續(xù)時間，由于路面寬，路基低，排水設施不全或失敗，使得雨水和生活污水向路基內(nèi)滲透，地下水位升高，路基長期處于潮濕狀態(tài)，如上土的水穩(wěn)定性差等原因，導致路基軟化。

2 軟土地基高速公路建設基本狀態(tài)

針對各種高等級公路，交通部制定了公路的技術標準，公路的技術標準是國家交通主管部門頒布的法定技術準則，它是指公路路線和構造物的設計施工，在技術性能幾何尺寸結構組成方面的具體規(guī)定和要求。

高速公路目前采用變形控制進行設計，為此《公路軟土地基路堤設計與施工技術規(guī)范》對高等級公路的工后沉降進行了規(guī)定，在路堤施工期每月沉降不超過30 cm，預壓期在每月沉降小于5 mm時方可卸土進行后續(xù)施工，而在路面施工期需保證每月沉降小于3 mm。

3 軟土地基處理應注意的問題

(1)路基在施工和使用期間應該是穩(wěn)定的，不因填筑荷載，施工機械和交通荷載的作用引起路基的失衡、破壞，也不應由于路基的過大變形，引起橋臺、涵洞、擋土墻等構造物及沿線各種設計過大的變形。

(2)在可以不進行軟土地基處理的情況下，為了避免路基沉降造成涵洞、擋土墻等構造物變形破壞，首先應考慮提前填筑路基，在其充分沉降后再修筑構造物的路基施工方案。

(3)高等級公路嚴格限制了路基在規(guī)定每年期內(nèi)的工后剩余沉降量，對工后15～20年的剩余沉降量通常采用如下標準:一般路段30 cm，橋頭10 cm，過渡段坡降差小于千分之二。這樣就可避免路面的變形破壞，以及連接橋梁、涵洞等構造物的引道路基產(chǎn)生無效沉降。

(4)在軟土層較厚且沉降歷時較長的地區(qū)及大范圍的軟土地區(qū)，有時將工后剩余沉降量控制在要求的范圍內(nèi)是很困難的，或者雖能控制但不經(jīng)濟時，則應考慮對路基進行堆載預壓或超載預壓，設置橋頭搭板，鋪筑臨時性路面，加強養(yǎng)護等修建方案。

(5)在沒有一定厚度硬土層在軟土地基上，不宜直接修筑填土高度小于2～2.5 m的低路。這種低路基在交通荷載作用下，可使路面發(fā)生較大的不均勻沉降，特別是當軟土層不均勻，重型車輛交通較大時，引起路面破壞。

4 軟土地基淺層處理法

(1)表層壓實法。當?shù)乇韺榆浫跬翆訛樯巴粱騺喺惩恋?，常采用表層壓實加固，其處理效果主要取決于土質(zhì)、含水率、分層厚度、壓實機械性能和壓實遍數(shù)，壓實土的含水率應該控制在最佳的含水率左右，含水率偏大時采取晾曬或拌石灰吸水等方法進行預壓處理，分層壓實。

(2)換填墊層法。地表為飽和淤泥質(zhì)粘土，一般要求挖后換填砂(礫)土、碎石、石碴、礦碴等透水性良好的材料，分層填筑采用風積砂填筑時，兩側須用含泥量小于50%的天然砂礫，填筑時寬度大于等于1 m。風積砂屬于低粘性土，具有足夠的穩(wěn)定性及透水性，遇水不至過分泡軟，沉陷量也小。

(3)拋石擠淤。一般用于當泥沼及軟土厚度小于3.0 m且軟層位于水下，更換軟土施工困難或基底直接落在含水量極高的淤泥上的情況，拋石料一般以片石為宜，拋石通常不小于50 cm，擠淤的處治深度與拋石路堤自重所產(chǎn)生的地面變形有關，其實質(zhì)是使土基產(chǎn)生整體剪切滑移破壞而達到置換軟土的目的。拋石擠淤僅適用于極軟塑、流塑的軟土，為了在排淤中土基產(chǎn)生的整體破壞時，不使路堤的整體性受到大的影響，在拋石擠淤后，還應在路堤底，地表上鋪設網(wǎng)狀土工織物，為達到排水及隔離的作用，網(wǎng)狀材料或土石布應鋪在砂墊層下，砂墊層一般為30 cm厚，拋石擠淤簡便、經(jīng)濟，但淤泥較厚時，選用此法需慎重。

(4)土工織物加筋墊層法。①土工織物加筋墊層具有一定的抵抗水平拉力的能力，即當路堤—墊層—地基產(chǎn)生滑動破壞時，墊層內(nèi)的土工織物將提供較大的抵抗滑動之拉力，從而提高抗滑穩(wěn)定性，一般說來，對于抗滑安全系數(shù)可提高0.3左右。②土工織物墊層可有效地限制和減小地基的側向位移和剪應力，有效地降低路基的變形和阻斷地下水，而土只有當剪應力大于其破壞值才會發(fā)生剪切破壞，因此土工織物加筋墊層的水平約束作用有利于增強地基的抗滑穩(wěn)定性，此外側向位移減少將使豎向沉降隨之減少5%左右。③采用土工織物加筋后的墊層具有一定的抗彎剛度，當其承受不均勻壓力或地基產(chǎn)生不均勻沉降時，可以對承受的壓力進行調(diào)整，即墊層下的壓力承受不同墊層頂面所受壓力，使得墊層抗變形能力即受力面增大。

(5)深層處結。對于表層軟土厚度大于3 m或軟土層較厚，距地表較近時，或路基范圍內(nèi)既有較厚軟土又有土質(zhì)好的山丘從而產(chǎn)生差異沉降時，應進行深層處治。①排水固結加固法。其原理是在軟基中設置袋裝砂井或塑料排水板，利用路堤重量分級加載，使軟土中的孔隙水排出后逐漸固結，地基因而產(chǎn)生壓密沉降，同時地基強度也逐漸提高的一種方法，常用在人工構造物與路堤相鄰的過渡段，以達到控制嚴格的工后沉降的要求。②土工織物加強法。近年，不少土工織物廠聯(lián)合研究機構共同研發(fā)格機，鋪設于軟基表面，可單獨使用，也可以聯(lián)合使用，更多地是在深層處治后鋪設，其在土工中的主要作用有反濾、排水、隔離和補強4種，可以用來有效地解決軟土地基加固的難題。③袋裝砂井。一般用直徑70 cm塑料編制袋內(nèi)裝粗砂、中砂，裝實后直接打入土中，在砂料就地可取的地區(qū)，是比較經(jīng)濟的，但應注意其直徑變化，也應控制其插入長度，防止長的袋裝砂井因重量大發(fā)生拉斷現(xiàn)象，若根據(jù)設計確定需要很大砂井時，可考慮用塑料排水板或類似的復合排水體代替。砂樁中的砂粒要注意粒徑粗些，雜質(zhì)少些，防止堆放場地的泥土污染砂源。④塑料排水板是將100 mm寬，2～4 mm厚的塑料板插入軟土層中，由于板中有深溝，土中孔隙水在受壓情況下順溝向上排除于地面以外，塑料板排水功能好壞，取決于本身質(zhì)量的優(yōu)劣，因此應該使用原生塑料制成，以免在施工時拉斷或折裂，其次插入土中時應按設計要求位置和深度垂直而下，不要讓其偏斜和減短。

5 軟土路基施工工藝

(1)水泥摻量。換填土的強度過高或過低，都會使其內(nèi)部及四周結構產(chǎn)生附加應力和變形，造成路面危害，因此應與原路基保持基本一致。

(2)換填深度。開挖過程中可以觀測到，隨著深度的增加，坑壁四周路基土的密實度逐漸降低，含水量逐漸增大，上部1.0～1.2 m范圍內(nèi)的密實度高含水量小，并且有明顯的分界線，表明路基工作區(qū)深度為1.0～1.2 m。當軟土路基較薄，有硬底時，消除后直接換填，當軟土路基較厚，應挖到坑底土與四周路基相同土層的密實度一致時的深度，一般為1.0～1.2 m，當坑底土過濕時，下挖到保證上部回填壓實時不出現(xiàn)“彈簧”的深度，一般為0.4～0.5 m，總的換填深度1.4～1.7 m。

(3)壓實。壓實功愈大，分層愈多愈容易出現(xiàn)彈簧，由于對工作區(qū)以下密實度的要求相對較低，故采用挖掘機鏟斗擊打配合雙向振動平板夯壓實。待具有一定強度后再進行工作區(qū)域范圍內(nèi)的換填，盡可能采用膠輪壓路機碾壓，邊角用雙向振動平板夯壓實，壓實度大于等于95%。

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［1］李洪志，韓邵鐸.簡述公路軟土基常用處治方法［J］.民營科技，2008，(3).

［2］陳珍.高速公路軟土地基常見的處理方法［J］.黑龍江交通科技，2010，(10).

［3］孫偉志.公路施工軟土地基常見的處理方法［J］.黑龍江省交通科技，2010，(5).

中圖分類號:U416.1

C

1008-3383(2011)06-0121-01

收稿日期:2011-05-28