公路軟基處理技術(shù)分析

梁顯超

摘要：本文分析軟基處理材料要求，闡述了公路建設(shè)中淺層軟基處理技術(shù)的種類，并對(duì)不同軟基處理方法的原理、適用條件作了分析，提出了相應(yīng)的施工注意事項(xiàng)，為公路建設(shè)中的軟基處理提供參考。

關(guān)鍵詞：公路；軟基；砂墊層

1 前言

目前，我國(guó)公路建設(shè)發(fā)展迅速，然而軟基處理一直是公路建設(shè)中的技術(shù)難題。地形的復(fù)雜多樣決定了不同的地質(zhì)狀況應(yīng)采用不同的軟基處理方法，即使相同的地質(zhì)情況，采用不同的軟基處理方法也會(huì)有不同的效果。在此，將符合工程施工的實(shí)際對(duì)軟基處理技術(shù)進(jìn)行分析。

2 軟基處理材料要求

砂墊層砂料：采用的潔凈中、粗砂，含泥量不應(yīng)大于3％ ，細(xì)度模數(shù)不小于2.7，不含有害物質(zhì)。

袋裝砂井所用的砂料：應(yīng)采用滲水率較高的潔凈粗砂，大于0．5mm 的砂宜占總重量的50％ 以上，含泥量不應(yīng)大于3％ ，細(xì)度模數(shù)不小于3.0，有機(jī)質(zhì)含量不大于1％，滲透系數(shù)不小于5 10-3cm／s。

砂井袋采用聚丙烯紡織土工布，裝砂后的砂井袋的滲透系數(shù)應(yīng)不小于砂的滲透系數(shù)，裝砂袋的抗拉強(qiáng)度5cm 大于900N。

土工格柵材料采用聚丙烯(PP)，高密度聚乙烯(HD P E)或其它高分子聚合物并加有一定的抗紫外線防氧化助劑。性能需符合設(shè)計(jì)要求。

3 軟土地基淺層處理法

淺層處理法適用軟弱土層位于地基表面最大深度一般在5m以內(nèi)，處理方法有表層壓實(shí)法、換土墊層法、土工織物加筋墊層法及重錘夯實(shí)法。淺層處理方法應(yīng)利用本地資源，投入少、施工簡(jiǎn)便、速度快、造價(jià)低，而且施工質(zhì)量容易控制。

3.1 表層壓實(shí)法

當(dāng)?shù)乇韺榆浫跬翆訛樯巴粱騺喺惩恋龋２捎帽韺訅簩?shí)加固，其處理效果主要取決于土質(zhì)、含水率、分層厚度、壓實(shí)機(jī)械性能和壓實(shí)遍數(shù)，壓實(shí)土的含水率應(yīng)控制在最佳含水率左右，含水率偏大時(shí)采取晾曬或拌人石灰吸水等方法進(jìn)行預(yù)壓處理、分層壓實(shí)。

3.2 換土墊層法

地表軟弱為飽和淤泥質(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(fēng)積砂填筑，兩側(cè)須用含土量小于5 的天然砂礫，填筑時(shí)寬度≥1m。風(fēng)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(guò)分泡軟，沉陷量也小；但在飽和水情況下，極易變成流動(dòng)狀態(tài)，并失去承載能力，用天然砂礫進(jìn)行包坡可消除風(fēng)積砂的不足之處，同時(shí)可排出路基內(nèi)部的多余水分，切斷毛細(xì)水發(fā)展，用于干燥地區(qū)，也可以保證風(fēng)積砂土不被風(fēng)刮走，從而保證路基的穩(wěn)定性。挖除方法主要有挖掘機(jī)挖掘法，推土機(jī)挖除法等。

3.3 土工織物加筋墊層法

砂石墊層及含土量<5％的透水性材料仍為散粒體結(jié)構(gòu)，不能受拉力，抵抗不均勻和限制水平位移的能力也有限，如若增大砂墊層的粘聚力，透水性就降低，當(dāng)粘粉粒(0．075mm)含量>15 ，透水性與粘性一致，起不到排水作用。因此工程實(shí)踐中廣泛應(yīng)用土工織物或土工格柵，其主要作用包括：

土工織物加筋墊層具有一定的抵抗水平拉力能力，即當(dāng)路堤一墊層一地基產(chǎn)生滑動(dòng)破壞時(shí)，墊層內(nèi)的土工織物將提供較大的抵抗滑動(dòng)之拉力，從而提高抗滑穩(wěn)定性，一般說(shuō)來(lái)，對(duì)于抗滑安全系數(shù)可提高0．3左右。

土工織物墊層可有效地限制和減小地基的側(cè)向位移和剪應(yīng)變，有效地降低路基的變形阻斷地下水，而土只有當(dāng)剪應(yīng)力大于其破壞值才會(huì)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(qiáng)地基的抗滑穩(wěn)定性；此外側(cè)向位移減少將使豎向沉降隨之減少5%左右。

采用土工織物加筋后的墊層具有一定的抗彎剛度，即當(dāng)其承受不均勻壓力或地基產(chǎn)生不均勻沉降時(shí)可以對(duì)承受的壓力進(jìn)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。

土工織物加筋墊層與未加筋墊層相比，強(qiáng)度特性和應(yīng)力一應(yīng)變關(guān)系指標(biāo)均有所變化，強(qiáng)度提高使加筋墊層的應(yīng)力擴(kuò)散效應(yīng)更加明顯，應(yīng)力趨向于均勻化有利于提高地基抗滑穩(wěn)定性和減少地基不均勻沉降。

土工格柵自身具有良好的滲透性，當(dāng)墊層材料滲透性不能滿足排水要求時(shí)，土工格柵加筋同時(shí)也可以改善墊層的透水性，常采用一層土工格柵加筋300mm 厚砂礫墊層替代加筋500mm厚砂礫墊層．力口筋作用，能增強(qiáng)土體的抗拉強(qiáng)度和抗變形能力，提高建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

土工織物還可以起隔離作用，即將地基軟土墊層及路堤填料有效地分隔開來(lái)，確保墊層水平連續(xù)性，從而使砂墊層厚度可適當(dāng)降低，用土工織物隔離不同的建筑材料，如土體與砂粒、砂粒與礫石、土體與砼等，可以使兩種或多種材料間不流失、不混雜，保持材料的整體結(jié)構(gòu)與功能，使構(gòu)筑物荷載承受能力加強(qiáng)。

濾層作用，土工織物具有良好的透水透氣性能，能有效地截留土顆粒，細(xì)砂、小石而濾去水流，保持土石工程的穩(wěn)定，也可起排水作用。

非組合土工織物是良好的導(dǎo)水材料，利用它可以在土體內(nèi)部形成排水通道，將土體結(jié)構(gòu)內(nèi)部多余水分外排。

土工織物能有效地將集中應(yīng)力擴(kuò)散、傳遞或分解，防止土體受外力作用而破壞，采用土工膜或復(fù)合防水材料，可有效防止其它液體的滲漏，保護(hù)環(huán)境和建筑工程的安全穩(wěn)定。

4 深層軟基處理技術(shù)

4.1 袋裝砂井法

袋裝砂井法是高等級(jí)公路軟基處理中較為成熟的方法之一，采用的是袋裝砂井排水固結(jié)措施，其施工簡(jiǎn)便，費(fèi)用較低，加固效果較好。施工時(shí)將袋裝砂放入套管井內(nèi)，填塞密實(shí)，逐節(jié)拔出套管，頂面鋪設(shè)水平砂墊層或排水砂溝。軟基中的水分在上部路基填土載荷的作用下，通過(guò)砂與水平砂墊層或縱橫相連通的排水砂溝相通，形成排水通道，使軟基中的水分排走，從而達(dá)到排水固結(jié)軟基的目的。

4.2 擠密砂樁法

擠密砂樁是采用類似沉管灌注樁的機(jī)械和方法，通過(guò)沖擊和振動(dòng)，把砂擠入土中而形成的。擠密砂樁的主要作用是將地基擠實(shí)排水固結(jié)，從而提高地基的整體抗剪強(qiáng)度與承載力，減少地基的沉降量和不均勻沉降。這種方法一般能較好地適用于砂性土，不適用于飽和的軟粘土地基處理。擠密砂樁用砂標(biāo)準(zhǔn)要求與袋裝砂井的砂基本相同，不同的是擠密砂樁也可使用砂和角礫的混合料，含泥量不得大于5％。

4.3 振沖碎石樁法

振沖碎石樁和擠密砂樁不同，它不是使地基擠密，而是與周圍土共同組成復(fù)合地基。碎石樁處理軟基過(guò)程就是用振沖器產(chǎn)生水平向振動(dòng)，在高壓水流作用下邊振邊沖，在軟弱地基中成孔，再在孔內(nèi)分批填入碎石料，這時(shí)振沖器邊振動(dòng)邊上拔，使得碎石料振擠密實(shí)。碎石料是被嵌入土中的。碎石料能成樁主要是依靠四周土的擁擠，以及自身碎石料振實(shí)而產(chǎn)生的石料之間的咬合力的作用而形成一根根直徑約為70 cm～110cm的碎石樁樁體。

碎石樁就其本質(zhì)而言仍是地基的一部分，但它又能起到樁的支承作用，故而它與周圍土體共同組成的地基為復(fù)合地基。

碎石樁樁體是一種散粒體的粗顆粒料，它具有良好的排水通道，有利于地基土的排水固結(jié)。因此，在軟基處理中，特別是具有高填土橋頭等過(guò)渡路段，為了減少地基土的變形，提高地基土的承載力，增強(qiáng)地基土的抗滑穩(wěn)定能力，采用碎石樁加固處理是較理想的方法之一。

4.4 粉噴樁

粉噴樁是利用粉體噴射攪拌機(jī)械在鉆成孔后，借助壓縮空氣，將水泥粉等固體材料以霧狀噴入需加固的軟土中，經(jīng)原位攪拌、壓縮并吸收水分，產(chǎn)生一系列物理化學(xué)反應(yīng)，使軟土硬結(jié)，形成整體性強(qiáng)、水穩(wěn)定性好、強(qiáng)度較高的樁體，與樁間土一起形成復(fù)合地基，從而提高路基強(qiáng)度。其特點(diǎn)是強(qiáng)度形成快、預(yù)壓時(shí)間短、地基沉降量小。粉噴樁加固軟基主要適用于高含水量、高壓縮性的淤泥、淤泥質(zhì)粘土及橋頭軟基的處理。有關(guān)試驗(yàn)表明，一般含水量大于35％ 的軟基宜選用粉噴樁。

4.5 塑料排水板

塑料排水板是一種能夠加速軟土地基排水固結(jié)的垂直排水材料。當(dāng)它在機(jī)械力作用下被插入軟土地基后，能以較低的進(jìn)水阻力聚集從周圍土體中排出的孔隙水，并沿垂直排水通道排出，使土體固結(jié)，從而提高地基的承載力。

塑料排水板有復(fù)合型和單一型兩類。目前，在我國(guó)公路施工中多數(shù)使用的是復(fù)合型結(jié)構(gòu)。其結(jié)構(gòu)由用于濾水的外膜及形成骨架和排水通道的芯板組成。芯板是用高壓聚乙烯工程塑料制成，板面兩側(cè)沿縱向嵌有若干條不同斷面形式的排水溝槽構(gòu)成排水通道。芯板表面光滑，尺寸均一，并能耐酸堿、抗腐蝕。濾水外膜為絳綸無(wú)紡?fù)凉げ迹?/p>

套在芯板外層，用來(lái)過(guò)濾土體中排出的孔隙水，防止芯板排水通道被粘土堵塞，保證排水通暢。

結(jié)束語(yǔ)

公路在通過(guò)軟土地區(qū)時(shí)，路基在施工期間的穩(wěn)定性和建成后的剩余沉降，差異沉降是工程建設(shè)人員極為關(guān)注的問(wèn)題，而地基處理技術(shù)是解決該問(wèn)題的主要手段，目前對(duì)軟土地基處理方法很多，各有各的長(zhǎng)處，應(yīng)用時(shí)要因地制宜，結(jié)合所處路段的實(shí)際情況定出比較好的方案，并且應(yīng)對(duì)復(fù)合地基選擇合適的檢測(cè)手段進(jìn)行檢測(cè)，確保施工質(zhì)量。