淺談公路工程軟弱地基的處理

【摘 要】由于地質特征的區域性差異，在公路工程的建設過程中會遇見不同的地質問題，其中包括多種不良的地質現象，為確保工程建設活動安全保質地完成，必須對不良地質采取預防加固措施。本文就軟弱地基的類型和處理方法進行簡要的分析。

【關鍵詞】公路工程；軟弱地基；處理

1、軟弱地基的成因類型及性質

所謂軟弱土，從廣義上說，就是天然含水率大、強度低、壓縮性高、孔隙比大的軟弱土層及濕陷性黃土、膨脹土、雜填土等。在我國濱海平原、河口三角洲、湖盆地周圍、山間河谷地及西北黃土高原、黃土平原均有廣泛分布。

天然含水率大、承載能力低的河、湖、海相沉積的軟弱土，在承受荷載時會產生過量的沉陷，引起地基及其上建筑物的破壞。

黃土由陸相沉積而成。具有濕陷性的黃土，干燥狀態下土質堅硬，承載力高，但受水浸濕后易溶鹽的溶解破壞了土粒間的膠結作用，黏聚力減弱，在自重或外荷載作用下產生濕陷性沉陷。

膨脹土是堆積或殘積的高塑性黏土，具有反復膨脹的特性，常態下呈硬塑或堅硬狀態，吸水膨脹軟化，失水收縮開裂。

2、軟弱地基的防治措施

軟弱地基可分為濕土、軟土和濕軟土三類。其處理思路各有不同：濕土地基指本身強度足夠，但路段所處的位置不好，受地下水或地表長期積水作用的影響，路基處于潮濕或過濕狀態，致使強度降低，處理的思路主要采用加強排水的措施；軟土是指地基土本身強度不夠，處理的思路主要采用增加地基強度的補強措施；濕軟土是指地基土本身強度不足且又處于潮濕或過濕狀態下，處理的思路是采取先治水，后（或同時）補強相結合的措施。具體的方法如下：

2.1 換填土層法

換填土層法是將基底下一定深度范圍內強度不足的軟土層挖去，換以強度較大的砂、碎（礫）石、灰土或素土，以及其他性能穩定、無侵蝕性的土類，并予以分層壓實至設計密實度。此法屬于軟土補強的措施。主要用于路基工程中低洼地區填筑、高填方路基以及擋土墻、涵洞地基處理等。適合于淺、中厚度（h≤4m）的軟土層補強。

2.2 粒料樁加固法

用振動、沖擊或水沖等方式，在軟弱地基中成孔后，再將碎石、砂礫、廢渣、砂等散粒材料擠壓入土孔中，形成大直徑的密實樁體，樁體與樁間土形成復合地基，以提高地基土的承載力，減少不均勻沉降，這種方式稱為粒料樁加固法。樁內的散粒材料可以形成排水通道，加速了地基的排水固結作用。此法適用于淺、中深度（h≤15m）的濕軟地基，是排水、補強兩項兼顧的加速排水固結與增加地基強度相結合的措施。

軟土路堤樁位宜采用正方形或等邊三角形布置，樁的間距一般為1.5～3.0m，且相鄰樁間距不應大于4.0倍樁徑。碎石樁和砂樁的直徑應根據地基土質情況和成樁設備等因素確定。采用振沖法成樁時碎石樁的樁徑一般為0.70～1.0m；采用沉管法成樁時，碎石樁和砂樁的樁徑一般為0.30～0.70m，對飽和黏性土宜采用較大直徑。

2.3 加固土樁法

加固土樁是將石灰、水泥或其他可以將土固化的材料，通過帶有回轉、翻松、噴粉與攪拌的專用機械，從地基深部起，自下而上地將軟土和固化劑強制拌和，形成豎向加固土樁。加固過程產生一系列物理化學反應，使軟土硬結，形成整體性強、水穩定性好、強度較高的樁體，與樁間土一起形成復合地基，從而提高地基強度。其特點是強度形成快、預壓時間短、地基沉降量小。從工藝上分為干法（粉體）攪拌樁和濕法（漿液）攪拌樁。

其中粉噴樁主要適用于高含水量、高壓縮性的淤泥、淤泥質粘土及橋頭軟基的處理。有關試驗表明，一般含水量大于35%的軟基宜選用粉噴樁。

加固土樁法屬于增加地基強度的補強措施，適用于中、深層地基補強。

2.4 排水固結法

排水固結法是濕軟地基處理的最基本的方法之一。它是通過在飽和軟黏土中設置排水措施，在外荷載壓力作用下，飽和軟黏土排水固結，孔隙率減小，土體強度得以提高，以達到增強地基承載力和減少工后沉降的目的。

為加速地基排水固結，常在地基中設置砂井或塑料排水板，形成豎向排水通道；在地基表面鋪砂墊層以形成水平向的排水通道。施加荷載的方式有堆載預壓法和真空預壓法等方法。

在砂井的基礎上發展起來的袋裝砂井排水固結措施，其施工簡便，費用較低，加固效果較好。施工時將袋裝砂放入套管井內，填塞密實，逐節拔出套管，頂面鋪設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，通過砂井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，從而達到排水固結的目的。且袋裝砂井在施工中避免了縮頸和不連續等普通砂井施工中易出現的問題，所以正被普遍采用。

2.5 強夯法

強夯法是軟弱地基的補強措施，該方法一般采用80～300kN的重錘，以8～20m的落距自由落下，對軟弱地基瞬時施加巨大的沖擊能，單擊能量一般為500～8000kN.m，加固影響深度可達10～20m，甚至更深一些。落錘夯擊時，沖擊能產生沖擊波和動力效應，可以提高地基強度、降低土的壓縮性、改善砂土抗液化能力以及提高濕陷性黃土的穩定性。同時，強夯技術可顯著減少地基土層的不均勻性，降低基礎沉降差異。

強夯技術加固地基主要存在三種機理，即動力密實、動力固結和動力置換效應，它們的發揮取決于地基土的性質和強夯的施工工藝。

2.6 加筋土法

加筋土法是在土體中埋設土工合成材料（變形小、老化慢、強度高的土工格柵、土工編織物等做成的加筋材料）形成加筋土墊層，增大應力擴散角，提高地基承載力，減少沉降的軟弱地基處理方法。

加筋材料一般被鋪設在路堤底部，在原地表設置30～50㎝砂墊層或其他透水性好的材料后，再鋪設土工合成材料，以調整上部荷載對地基的應力分布。通過加筋土工材料的縱橫向抗拉力來提高地基的局部抗剪強度和整體抗滑穩定性，并減少地基的側向擠出量。一般適用于強度不均勻的軟基地段、路基高填土、填挖結合處或橋頭填土的軟基處理。施工中加筋土工材料應拉平緊貼下承層，其重疊、縫合和錨固應符合設計要求

2.7 輕質路堤

在軟弱地基上填筑路堤時，在不改變地基承載狀態的情況下，使用重度小的輕質材料做路堤填料，可以減少路堤自重，達到減少沉降、增大地基及路堤穩定性的目的。這種路堤稱為輕質路堤，亦屬于軟弱地基的一種處理方式。

輕質路堤的材料常為粉煤灰，作為填料時，其粒徑應控制為0.001～2㎜，小于0.074㎜的顆粒含量宜大于45%。由于粉煤灰易揚塵及易被水流沖刷，因此粉煤灰在堆放時應適量灑水并覆蓋，粉煤灰路堤須在頂部設封頂層、兩側設護坡及隔離層和排水系統。

2.8 反壓護道

反壓護道是為防止地基在路堤荷載作用下遭到破壞而采取的一項保證地基穩定性的措施。它是在路堤兩側填筑一定高度和一定寬度的填土，使路堤下的淤泥或泥炭向兩側隆起的趨勢得到平衡。

反壓護道施工簡易，材料簡便，但是占地面積大、用土量大、后期沉降大、養護工作量大，在高產的農作物區不宜采用。

護道的高度一般為路堤高度的1/3～1/2，且不超過地基穩定性要求的極限高度。在施工時，反壓護道應與路堤同時按全寬填筑，不得先填路堤，后填護道，以免引起路堤塌方。

3、結語

軟弱地基的處理關系到路基施工過程中的安全性和穩定性，一直是公路建設中的技術難題。而且我國地域廣闊，地形和地質狀況復雜多變，在施工過程中必須要針對不同的情況采取經濟有效的地基處理方式。同時，隨著科技的進步，新材料、新工藝以及新方法的出現，必會推動軟弱地基處理向前發展。

參考文獻：

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