公路工程施工中軟基的鑒別及防治

陳 鵬

(道路橋梁工程有限責任公司)

1 軟土的概述及狀態(tài)特征

軟土是由少量的腐殖質(zhì)和承載力低、壓縮性高、天然含水量大的淤泥沉積物組成的土。

軟土從廣義上來講就是指淤泥質(zhì)土和淤泥，是一種飽和軟粘性土，產(chǎn)生于第四紀后期的沿海地帶地區(qū)，并在凈水或十分緩慢的流水環(huán)境中沉積，還經(jīng)過化學生物作用而形成的。軟土的生長環(huán)境對它的構(gòu)成因素以及狀態(tài)特征有一定的影響，因為軟土的組成和結(jié)構(gòu)特征的機構(gòu)性十分的明顯，并且還是剛開始形成，它的狀態(tài)是飽和的，這都讓軟土因自身的重量而很難進行壓密，才讓軟土具有高含水量和高孔隙性，讓淤泥欠缺壓密。致使其天然含水量和孔隙比并沒有因為埋藏的深度而發(fā)生太大的變化，造成軟土土質(zhì)的松軟，并處于一種軟塑狀態(tài)。但是只有是破壞了它的結(jié)構(gòu)，就會大大降低軟土的強度，甚至讓軟土成為一種流動的狀態(tài)。所以大多數(shù)時候淤泥都是一種潛流的狀態(tài)。

2 軟土的鑒別

(1)建設部標準明確規(guī)定了軟土的標準，要求軟土應該符合這些特征:①天然孔隙比不小于1.01。②天然含水量不低于液限。③外觀多位黑色，并且有很多的細粒土。

(2)《公路軟土地基路堤設計與施工技術規(guī)范》中對軟土的鑒別有明確的規(guī)定，見表1。

表1 軟土鑒別表

①天然含水量的測定。在土的基本物理性指標中，天然含水量是其中之一。它反映的含水量的變化和狀態(tài)能使得土的結(jié)構(gòu)強度、土的稠度以及土的飽和度隨之發(fā)生變化，它的測定可以采用公路土工試驗規(guī)程中規(guī)定的實驗方法來進行，而且可以把實驗數(shù)據(jù)和液限做比較。

②天然孔隙比。孔隙比指的是土中土粒的體積和孔隙的體積之間的比例。所謂的天然孔隙比就是在天然狀態(tài)下土的孔隙比，它可以用來評價天然土層的密實程度，是一個重要的物理性指標?？梢酝ㄟ^一定的測定方法測定土的天然密度、土粒比重、土的含水量、土的干密度等指標。另外，天然孔隙比可以對天然土層的密度程度進行評價，一般來說，e ＞1.0 的土是疏松的高壓縮性土，e ＜0.6 的土是密實的低壓縮性土。

③十字板剪切強度。十字板剪切實驗一種比較成熟的實驗方法，在原位測試技術中發(fā)展的比較早。實驗時把十字板插進土中，用規(guī)定的速度對側(cè)頭施加壓力，直到將土剪損，然后通過測出十字板旋轉(zhuǎn)時的抵抗扭矩來算出土對十字板的不排水抗剪強度。

3 軟基處理的常用材料質(zhì)量要求

(1)碎石。碎石是軋制礫石和巖石形成的，在選擇碎石時，應該注意其是否干燥、潔凈，它的耐磨性和強度夠不夠。選擇的顆粒不能參雜雜質(zhì)和軟質(zhì)石。粒徑應該控制在20 ～50 mm 之間，含泥量不能超過10%。

(2)水泥。應該選擇和圖紙要求的性能指標相符的水泥，絕不能使用變質(zhì)、過期、結(jié)塊、受潮的劣質(zhì)水泥。

(3)砂礫料。砂礫料是用來作墊層的，所以要求它的透水性要好，且不含有害物質(zhì)比如黏土塊、有機質(zhì)等，含泥量應該小于或等于5%，砂礫的粒徑最大不能超過53 mm。

(4)土工合成材料。選擇土工合成材料必須要按照《公路土工合成材料應用技術規(guī)范》中的規(guī)定來選，選出的材料要能抗壓，如果是土工織物的話，就要選擇握持強度和刺破強度高的土工織物。

(5)石灰、粉煤灰。石灰和粉煤灰的選擇都要嚴格按照《公路路面基層施工技術規(guī)范》的標準來選。

(6)塑料排水板。塑料排水板是一種復合體，主要由包圍芯體和芯體的合成纖維透水膜構(gòu)成，要求塑料排水板的柔度和耐腐蝕性要好。

(7)片石。不易風化的片石可以用來拋石擠淤，片石的尺寸應該在300 mm 以內(nèi)。

(8)砂及砂袋。袋裝砂井里面的砂應使用具有良好滲水率的中、粗砂。在總重量中0.5 mm 以上的砂料含量要占50%以上，其滲透系數(shù)不能小于5 ×10－2mm/s，含泥量應在3%以下，用編制布聚丙烯、聚酯、聚乙烯制作砂袋，砂袋應具有較好的耐水性腐蝕性能和抗老化性能，其抗?jié)B系數(shù)要比所用砂的滲透系數(shù)大。砂帶的抗拉強度要很好，否則的話就很難承受砂因彎曲和自重而產(chǎn)生的壓力。

4 公路施工中軟基處理的常用方法

4.1 淺層軟基處理技術

(1)表層排水法。有的軟土地基的土質(zhì)較好，但含水量過大，因此在填土之前應該先在地表面開挖溝槽以排除地表水。為了保障施工機械的通行，還應降低地基表層的含水率。同時要回填具有良好透水性的碎石和砂礫以發(fā)揮出溝槽的盲溝效果。

(2)換填法。在施工過程中遇到軟弱層較淺、含水量較高及易于挖除的不適應性材料時，應該采用挖除換填法，在處理受壓沉降較大或是變形的泥沼地帶和軟基時，在開挖之前要先將排水防護的工作做好，如果開挖出了不適宜材料，也方便運走或處理，接著按照要求分層回填，回填的材料根據(jù)情況而定。

(3)添加劑法。如果軟基的表層為粘性土，為了改善地基的強度特性和壓縮性能，確保施工機械的通行，就應該在表層的粘性土內(nèi)加入添加劑，這樣還可以使填土更加的固結(jié)和穩(wěn)定。一般都把熟石灰、生石灰和水泥作為添加材料。

(4)墊層法。這種方法往往都用于路基填方較低的路段，在使用中不能使軟基的沉降值影響到設計的最終效果。設置墊層的材料可以根據(jù)具體的情況而定，比較常用的是砂礫、砂和灰土，或是砂礫墊層、土工格柵和片石擠淤的綜合使用。

(5)排擠法。當公路經(jīng)過流動性較強的淤泥地段、魚池或水塘時，常常會遇到水下軟基和淤泥壓縮性大、含水量高、淤泥質(zhì)黏土軟基等，應該采用排擠法來處理這類軟基。排擠法分為爆炸排擠和拋石排擠兩種。

4.2 深層軟基處理技術

(1)加筋土工布。一般在路堤底部鋪設加筋土工布，以改善上部荷載對地基的應力分布。加筋土工布的縱橫向抗壓力能夠減小地基的側(cè)向擠出量，有效的提高地基的整體抗滑穩(wěn)定性和局部抗剪強度。這種方法不適用于填挖結(jié)合處、強度不均勻的軟基地段、橋頭填土或路基高填土的軟基處理。

(2)粉噴樁。粉噴樁是將粉體噴射機鉆成孔，把固體材料以霧狀噴入待加固的軟土，經(jīng)過攪拌而形成強度較高、水穩(wěn)定性好以及整體性好的樁體。再把樁體和樁間土結(jié)合在一起做成復合地基，讓路基具有更高的強度。這種樁體的地基沉降量小、強度形成快、預壓時間短。粉噴樁比較適用于含水量超過35%的軟基，對于軟基的處理，粉噴樁加固軟基比較適合壓縮性高、含水量高的橋頭、淤泥質(zhì)黏土以及淤泥。

(3)袋裝砂井法。袋裝砂井排水固結(jié)法具有加固效果好、費用較低、施工簡便的優(yōu)點，施工用袋裝砂填塞套管井，然后將套管逐節(jié)拔出，在頂面鋪設排水砂溝或是水平砂墊層。

上部路基填土荷載通過排水通道排走了軟基中的水分，而通道則是由砂和各種排水砂溝以及水平砂墊層形成的，這樣就能固定軟基。

(4)塑料排水板。塑料排水板屬于垂直排水材料，它能讓軟土地基排水更快的固結(jié)，當把它插入軟土地基，它在機械力的作用下能夠使從周圍土體中排出的孔隙水以較低的進水阻力聚集，然后將這些水沿排水通道排出，通過讓土體固結(jié)來使地基的承載力更強。塑料排水板具有足夠的縱向通水能力、良好的力學性能和較強的隔土性以及濾膜滲透性。

(5)深層攪拌。深層攪拌是利用深層攪拌機械，把石灰或是水泥等材料作為固化劑的主劑，強制攪拌地基深處的固化劑和軟土，在物理化學反應的作用下把軟土變成堅硬的柱體，和原土層共同復合地基。

(6)振沖碎石樁法。碎石樁是與附近的土形成符合地基的樁體。它是利用振沖器在軟基中成孔，在高壓水流作用下振沖，再分批將碎石料填入孔內(nèi)，此時振沖器會一邊振動一邊上拔，將碎石料密實的振齊。

(7)混凝土樁。這是近年來才發(fā)展起來的新型樁，它的強度很低，豎向增強體為低強度混凝土樁的復合地基被稱為低強度混凝土樁復合地基。用這種復合地基能夠減小地基沉降、提高地基承載力，可以處理淤泥質(zhì)土、粘性土以及粉砂土等各種土性地基，適用多種多樣的基礎形式，被廣泛應用于高層建筑、民用住宅以及堆場等土木工程地基的處理中。它具有適用于高含水量地基、地基加固后無荷載以及能有效減少總沉降量的優(yōu)點，它的缺點是造價較高且難以檢測施工質(zhì)量，所以在設計時應該根據(jù)具體的情況調(diào)整樁長、置換率以及配合比，以適應沉降及承載力的要求。

5 總 結(jié)

總而言之，在公路的建設中，軟基的處理一直是一個技術性的難題，復雜多樣的地形決定了不同的地質(zhì)所采用的軟基處理方法不同。即使地質(zhì)狀況相同，不同的軟基處理方法也會形成不同的效果。公路軟基鑒別及防治問題涉及的范圍很廣，比如涉及到試驗檢測單位、建設單位、施工單位以及設計單位，還涉及到工程變更、施工方法以及資金投入等等。相關部門對處理軟基問題引起重視，采用多種技術處理公路軟基問題，以達到預期的處理效果，促進公路建設的不斷發(fā)展。

［1］李彬.公路工程施工中軟基的鑒別及防治［J］. 科技風，2010，(7).

［2］盧海峨，張軍. 淺析公路工程施工中軟基土質(zhì)的鑒別及防治［J］.科技風，2011，(2).

［3］翁奕潤. 論公路工程施工中軟土地基處理［J］. 價值工程，2010，(3).