淺談公路軟土地基加固處理方法

黃磊 李東 李銳

（大連開發區規劃建筑設計院，遼寧 大連 116000）

1 前言

軟土一般指天然含水量大，壓縮性高，承載力低的一種軟塑到流塑狀態的粘性土。交通部頒布的《公路軟土地基路堤設計與施工技術規范》(JTJ017-96)，將軟土的劃分標準采用天然含水量的質量分數≥35%或液限、天然孔隙比≥1.0、十字板剪切強度<35kPa等3項指標。凡符合以上3項指標的粘性土均為軟土。

大連地區由于河流沖積和海潮的進退作用，在部分濱海區域沉積了厚層的海陸交互軟土。隨著城市化發展，填海造地的面積越來越多，在填海陸地的修建的道路越來越多。由于軟土沉降穩定要花費較長時間，此外軟土結構在大交通量，重載車輛的作用下，路基容易產生側向膨脹擠出滑動，基層沉降現象也較嚴重。因此為了增強壓密穩定力度和較短時間達到最終沉降，消除側向滑動位移，以免路堤向兩側膨脹擠出，確保路基及其外側建筑物安全，必須對軟基進行淺層或深層處理。

2 軟基處治方法

軟基處治方法歸納起來有五大類，即置換、排水固結、振動擠密，膠結和加筋。這些方法在公路工程方面經過多年來的優選和實踐，已經確認其技術可靠、經濟適用、施工容易、效果顯著，故值得推廣應用。

2.1 淺層處治

淺層處治適用于表層軟土厚度小于3m的軟土路段。

2.1.1 砂墊層：用于軟土層距地面不深且厚度較薄時，不必采用深層處治或僅用堆載加壓即可使其達到沉降穩定的情況。

砂墊層的作用是為了加固地基和增強排水，因此砂墊層的質量很重要。它取決于砂粒大小和含泥量多少，一般以中、粗砂和含泥量少于3%(質量分數)為宜，同時又應注意其厚度和設置位置，目前厚度多控制在50～80 cm，改變了過去僅用30cm的狀況。其原因是地基原地面施工前雖然平整，但不一定理想，如出現凹凸不平，其厚度不盡人意等情況。當路段采用砂路堤且砂本身粒徑和純凈度良好時，不必再專門鋪砂墊層。

2.1.2 換填：當軟土層距地面較近，厚度較薄，地面上有魚塘、蝦池或稻田時，往往表面存在有淤泥，此時可直接將這些淤泥、軟土挖掉，換填以優質砂礫或適宜的選料，以徹底消除其隱患。清除表層淤泥時，可采用高壓水泵直接切割，再將泥漿抽掉，當地面涼曬干后，再鋪筑路基。

2.1.3 拋石擠淤：一般用于當泥沼及軟土厚度小于3.0m，且其軟層位于水下，更換土壤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50cm，擠淤的處治深度與拋石路堤自重所產生的地面變形有關。其實質是使土基產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。拋石擠淤簡便、經濟，但淤泥較厚時，選用此法需慎重。

2.2 深層處結

對于表層軟土厚度大于3m或軟土層較厚、距地表較近時，或路基范圍內既有較厚軟土又有土質良好的山丘從而產生差異沉降時，應進行深層處治。

2.2.1 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，地基因而產生壓密沉降，同時地基強度也逐漸提高的一種方法。

2.2.1.1 塑料排水板：是將100mm寬、2～4mm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，取決于本身質量的優劣。因此應用原生塑料制成，以免在施工時拉斷或折裂；其次是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。

2.2.1.2 袋裝砂井：一般用直徑70cm塑料編制袋內裝粗砂、中砂，裝實后直接打入土中。在砂料就地可取的地區，是比較經濟的，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生拉斷現象。砂樁中的砂粒要注意粒徑粗些、雜質少些，防止堆放場地的泥土污染砂源。

采用上述兩種材料一般均能起到排水固結作用，且由于其單價低，施工簡單，操作容易，效果良好，已成為公路軟土地基深層處治的常用方法，但該方法施工周期較長。

2.2.2 土工織物加強法：采用編織土工布和土工格柵，鋪設于軟基表面，可單獨使用，也可以聯合使用。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。一般在鋪設時采用張拉施工，并將兩端錨固為佳。土工織物的作用主要表現在增加軟基的穩定性，同時還起著隔離過濾、保持路基填土純凈的作用。而土工格柵的加強度和抗滑性，也有其獨到的特點。

2.2.3 復合地基法：

2.2.3.1 粉噴樁、旋噴樁都是用水泥(石灰或粉煤灰等)作為固化劑，通過深層攪拌機械，在地下深層將水泥等漿液或粉體經攪拌后產生的化學固化和物理作用形成的樁體，并與樁固的加強土體形成復合地基，以增加地基承載力、壓縮模量和抗剪切力，以承擔較大的荷載。

粉噴樁是用干粉與濕軟土攪拌成樁，其適用的加固范圍為天然含水量大于30%的淤泥質土、粘性土和粉性土地基。粉噴樁加固深度不宜大于15m，直徑一般為50cm，水泥最佳摻入比應根據室內試驗確定。旋噴樁是用高壓旋噴水泥漿液與軟土拌和形成柱體，旋噴樁直徑可噴射成40～200cm的柱體，長度也可深些。

復合地基法具有施工速度快、加固深度大、效果好、能有效地解決差異沉降、對周圍環境污染少等特點。因而目前較多的用于公路中結構物及結構與路基過渡段地基處治工程，尤其是工期緊迫，要求限期通車的地段。

2.2.3.2 碎石樁是利用振沖器，在高壓水流下邊沖邊振在軟土中成孔，并分批在孔內充填碎石形成樁體，與擠密土體成為復合地基。為了保證樁基質量，在施工前應作好地質勘探并取出當地土樣，做室內最佳配合比試驗，以確定合理固化劑摻入量。在施工時要做取芯檢查或其他測試手段，如觸探、荷載試驗以了解其加固效果。

2.2.3.3 強夯置換法適用于軟塑，流塑的粘性土等軟弱地基，對于解決差異沉降效果理想。置換材料可用粒徑不大于500mm，級配良好的碎石類土及礫砂粗砂等硬質材料，當處理不排水抗剪強度小于20kPa的土層時，宜選用直徑較大的塊石或碎石等。墩位布置對于公路這樣的條形基礎來說，宜按正方形、矩形或等腰三角形布置，墩的間距一般為3～6m。

強夯置換法在大連地區處理建筑地基時應用較為廣泛，在道路中應用不多，因為強夯時對周圍建筑物的振動影響較大，對于處理地基范圍外有較多建筑物時應慎用。復合地基比之前幾種方法施工時間快，效果也不錯，但造價也高。

3 結語

由于軟基成因類型不同，厚度不一，性質各異，因此實際處治中應查明軟基的地區特點和地質、土質條件，采用針對性的有效對策。另外，一種處治措施的效果與作用是有局限性的，有時可能既要解決變形問題，又要解決強度問題，就必須采用一種以上的措施綜合處治。此外，在可行的處治方案中，進行方案比選時，還應根據實際情況進行經濟、技術、工期的比較，以便選擇最佳方案。

[1]錢家歡等.土工原理與計算.北京：中國水利水電出版社，1996.44～237

[2]《地基處理手冊》編寫委員會.地基處理手冊.北京：中國建筑工業出版社，1988

[3]龔曉南.高等級公路地基處理設計指南.北京：人民交通出版社，2005