軟土路基處理淺析

張　琴

摘要：大量工程實(shí)踐證明，軟土地基處理是影響軟土地區(qū)高速公路建設(shè)周期和投資的關(guān)鍵因素之一。在軟土地基上修建高速公路，采用的軟基處理方式應(yīng)進(jìn)行系統(tǒng)地分析、比較，處理方法應(yīng)同高速公路的工期與造價(jià)相結(jié)合，符合軟基處理的經(jīng)濟(jì)性、實(shí)用性、合理性的基本原則。

關(guān)鍵詞：高速公路；軟土；地基；處理

引言

軟土層具有含水量大、強(qiáng)度低、收縮性高、滲透系數(shù)小、地下水位較高等特征。這種土層容易使工程基礎(chǔ)產(chǎn)生不均勻沉降，墻體開裂，危及結(jié)構(gòu)安全，故工程施工前的軟土地基處理相當(dāng)重要。

在我國沿海地區(qū)及內(nèi)陸平原或山間盆地都廣泛地分布著不同類型的軟土，其主要特點(diǎn)是地基承載力較低，荷載作用下變形較大，這給公路修建帶來了許多工程問題。不同地區(qū)的軟土形成機(jī)理則不同，特點(diǎn)和性質(zhì)各異，對(duì)于公路的作用也有所差別。另一方面，正在修建或者已經(jīng)修好的高等級(jí)公路由于種種原因使得路基強(qiáng)度較低，發(fā)生路基沉陷、路面脫空或路面變形過大等病害，特別是橋頭、通道臺(tái)背等與路基接頭處兩者沉降量不同，直接影響路面的平整度、線型的平順和路面結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。對(duì)于高速行駛的車輛來說，其安全性、經(jīng)濟(jì)性、舒適性均受到影響，降低了高速公路的實(shí)用性，同時(shí)，給養(yǎng)護(hù)部門也帶來了諸多不便。因此選擇合適的軟弱路基處理方法已成為保證公路質(zhì)量的重要因素。

1 軟土復(fù)雜的變形機(jī)理

軟土屬于多孔介質(zhì)，由土粒與充滿在土粒骨架內(nèi)的液體、氣體組成。在一般自然應(yīng)力狀態(tài)下保持著相對(duì)平衡。一旦有外荷載作用，相對(duì)平衡狀態(tài)即被打破，在尋求形成新的平衡狀態(tài)過程中，作用于液、氣的應(yīng)力逐漸向土骨架轉(zhuǎn)移。超靜的液、氣應(yīng)力消散，土骨架有效應(yīng)力增長，稱之為軟土的固結(jié)變形。另外，在土體的變形過程中，伴隨著土顆粒的蠕變、結(jié)合水向自由水的轉(zhuǎn)化等[1]。

變形機(jī)理的復(fù)雜性給變形過程的描述帶來了很大的困難，加之試驗(yàn)手段的局限性，也給變形過程的描述增加了難度。如軟土的次固結(jié)變形機(jī)理至今尚未弄清；如何測(cè)定和劃分主、次固結(jié)變形還存在爭議等。變形機(jī)理的復(fù)雜性反映在沉降預(yù)估中便產(chǎn)生一定的誤差。

2 勘查、設(shè)計(jì)和施工

軟土地區(qū)的地質(zhì)情況首先要弄清楚，工程地質(zhì)條件復(fù)雜，應(yīng)進(jìn)行工程地質(zhì)分區(qū)，以便按分區(qū)不同再區(qū)別的予以處理。地質(zhì)工作做得不夠深，在施工時(shí)一旦發(fā)現(xiàn)可做些補(bǔ)充勘查及勘探工作，對(duì)地質(zhì)情況做進(jìn)一步的了解。

設(shè)計(jì)方案要經(jīng)濟(jì)又要合理，還要切實(shí)結(jié)合當(dāng)?shù)氐膶?shí)際。

所用材料數(shù)量要夠、質(zhì)量要能夠保證；施工機(jī)械數(shù)量、規(guī)格、性能均能滿足要求。

施工時(shí)要嚴(yán)格遵守施工技術(shù)規(guī)范和操作規(guī)程辦事，以保證良好的質(zhì)量，軟土地段特別要注意控制填土的速率，避免和產(chǎn)生其它意外的事情。

監(jiān)理的工作要跟上，觀測(cè)儀具事先要埋置好，及時(shí)進(jìn)行監(jiān)理和記錄，以保證工程的質(zhì)量和安全。

3 軟土路基處理設(shè)計(jì)

軟土地基處理方法很多，歸納起來有五大類，即：置換、排水固結(jié)、振動(dòng)擠密、膠結(jié)和加筋等，細(xì)分起來約有7O余種。軟土路基處理的一般原則分為兩類[2]：

(1)以時(shí)間換金錢：即盡早用堆載預(yù)壓不作深層處理軟基的方法，以自然沉降逐漸達(dá)到路基穩(wěn)定，是一種簡單也最經(jīng)濟(jì)的方法。但我國公路基本建設(shè)的程序不能保證早撥款、征地、從容施工，而一旦工程項(xiàng)目付諸實(shí)施時(shí)，又往往限于工期，一般情況用自然沉降法將難以實(shí)現(xiàn)。

(2)以金錢贏得時(shí)間：即在施工工期緊迫、時(shí)間有限的情況下，除非個(gè)別低路堤地段高度在臨界高度以下，可不作地基處理。橋梁采用基礎(chǔ)處，其余軟土都需采用不同方法處理，只不過可用多種方案進(jìn)行優(yōu)選。

軟土路基的處理設(shè)計(jì)的原則是：先考慮不處理的可行性，再考慮淺層處理，最后考慮深層處理。根據(jù)軟土地基的生成原因和地基的厚度及其所處的位置，可采用表層處理法、置換法、加載法、豎向排水法四種方法進(jìn)行軟基處理。道路軟基處理盡可能早期進(jìn)行，有充分的間隔時(shí)間使軟基達(dá)到沉降穩(wěn)定后方可進(jìn)行填土。

3.1 表層處理法

表層處理法用于地表面及軟弱的情況。該法是通過排水、敷設(shè)或增添材料等方法，提高地表強(qiáng)度，防止地基局部剪切變形，保證施工機(jī)械施工作業(yè)；同時(shí)盡可能把填土荷載均勻的分布在地基上，屬于這類處理方法的有：表層排水法、砂墊層法、敷設(shè)材料法、添加劑法等等。

3.2 置換法

以優(yōu)質(zhì)土置換軟弱土，保證填土穩(wěn)定和減少沉降量。施工方法分有人工挖掘置換和用借填土自重或用爆破法將軟弱土擠出的強(qiáng)制措施。其施工都比較容易，多數(shù)情況下都能夠在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到所要求的效果。從可靠性來說人工挖掘置換較優(yōu)。置換材料應(yīng)采用即使受到稅金也不致降低承載力的粗粒土，但進(jìn)行充分的壓實(shí)。

3.3 加載法

為了預(yù)先促進(jìn)軟土地基的沉降，增加地基強(qiáng)度，以防止設(shè)置在填土上火鄰接填土的路或段或者埋入填土內(nèi)的構(gòu)造物發(fā)生有害沉降而導(dǎo)致破壞。促進(jìn)地基固結(jié)沉降的方法有：在地基上增加總壓辦法、減少土中的間隙水壓提高有效應(yīng)力法等。前者用填土荷載時(shí)，一般為填土加壓法，后者又可分通過井點(diǎn)、豎井等的降低地下水法和在地表面鋪砂，覆蓋不透水膜使之形成真空，依靠大氣壓力加載促進(jìn)固結(jié)的大氣壓加載法。采用填土加載法時(shí)，須注意地基的穩(wěn)定狀態(tài)。而降低地下水法和大氣壓加載法則不必?fù)?dān)心地基受到破壞，但受到地基適應(yīng)性的限制且工程費(fèi)用大，一般不采用。上述方法都很少單獨(dú)采用。

3.4 豎向排水法

在粘性土地基中設(shè)置垂直的排水樁，以縮短排水距離，促進(jìn)地基排水固結(jié)，增加抗剪強(qiáng)度。由于垂直排水柱所用材料不同，分為砂井和紙板排水兩種。

4 進(jìn)一步研究的問題

高速公路對(duì)地基變形量的要求是很高的，一般要求在使用期內(nèi)路堤的工后沉降量不超過30cm，路橋搭接處的工后沉降低于10cm。通過研究各種軟基加固方法的適用范圍來探索新的有效措施來滿足設(shè)計(jì)要求；

由于在某些地區(qū)，填土高度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于極限高度，所以應(yīng)該針對(duì)不同的軟土地基加固方法，研究控制填土速率等技術(shù)指標(biāo)，使路堤按預(yù)定工期穩(wěn)定地達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高；

針對(duì)橋頭過渡段和中橋及涵洞段研究特殊軟基處理方法，以解決這些部位技術(shù)要求高但工期緊的問題；

通過研究路堤的沉降規(guī)律來指導(dǎo)填土施工，特別是確定超載及卸載方法，保持全線較為一致的工后沉降，減少二次棄土量，以利上部路基和路面的施工。

5 結(jié)束語

對(duì)于軟土地基處理采用什么方法應(yīng)根據(jù)不同的地質(zhì)條件、施工條件、土質(zhì)的物理、力學(xué)性能等綜合考慮，同時(shí)還應(yīng)考慮其施工的方便性、可行性及經(jīng)濟(jì)性。其主要在于解決沉降與穩(wěn)定兩大問題。前者在于避免沉降量過大和減少工后沉降；后者在于控制剪切變形，阻止強(qiáng)度降低，增強(qiáng)抗滑阻力和促進(jìn)強(qiáng)度增長。采用袋裝砂井堆載預(yù)壓的排水固結(jié)方法是有效的。同時(shí)，其施工工藝簡單、設(shè)備簡單，值得推廣使用。

軟土地基處理采用單一的處理方法是不夠理想的，要根據(jù)具體情況，采用多方案比較與多方案綜合的處理方法。

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，新材料、新工藝的開發(fā)，對(duì)于軟土地基處理的方法會(huì)越來越多，越來越經(jīng)濟(jì)、方便、更有效，將更有利于高等級(jí)路基的處理，充分發(fā)揮出高速公路的優(yōu)越性。

參考文獻(xiàn)

[1]趙維炳，施建勇．軟土固結(jié)與流變[M]．南京：河海大學(xué)出版社，1996．

[2]王翔.軟土地基處理技術(shù)在高速公路中的應(yīng)用[J].西部探礦工程,2006,3；59-60.