排水加固軟土路基的處理方法對比分析

王棟

摘 要：排水加固處理軟土路基是常用的方法，能夠有效的增大路基的承載力。文章針對排水法對軟土路基進行加固的機理進行闡明分析，另外對排水加固常用的兩種方法堆載和真空預壓處理技術的機理以及兩者之間的不同點進行對比分析。

關鍵詞：排水加固；軟土路基；堆載預壓；真空預壓

隨著我國經(jīng)濟的增長，我國的公路行業(yè)得到了迅速的發(fā)展，其中我國的高速公路已經(jīng)達到9.6萬公里，位于世界之首。然而，在道路的發(fā)展過程中會遇到很多困難，我國大面積的軟基處理成為重要的難點和重點困難之一。特別是在我國沿海地區(qū)，存在著大量的軟土地區(qū)，那么在該地區(qū)上修建道路必然要對軟基進行處理才能保證道路的正常使用。軟土是一種特殊的土體，其本身的空隙比很大，體內(nèi)存在大量的水分，在荷載的作用下會產(chǎn)生大量的沉降。因此，對軟土加固是保證道路使用效果的前提條件。

1 排水加固處理路基

排水固結法是在天然路基的基礎上設置向排水體系，一般豎向體系用砂井等代替，接著利用路基自身的重量加載，并且分級逐漸施加；或者是路基在處理前，先進行現(xiàn)場預壓，使土體中的水分從空隙中排出，然后逐漸密實，路基發(fā)生沉降現(xiàn)象，同時路基的強度逐步提高的方法。在解決粘土路基的沉降和穩(wěn)定性方面，利用該方法，在加載預壓期間可使路基的沉降基本完成，致使路基在使用過程中不會發(fā)生較大沉降影響穩(wěn)定性。另外，在預壓的過程中可以提高路基的抗剪強度，從而提高路基的承載力和穩(wěn)定性，而排水加固的方法主要有堆在預壓和真空預壓兩種常用方法。圖1是排水加固路基的效果分析圖。

圖1 排水加固路基示意圖

上圖可以分析，在軟土路基中設置沙井作為豎向排水體，路基上面設置一層砂墊層作為水平排水體系，在上面加載，在此過程中，由于荷載的擠壓，軟土路基中的水就會排出到豎向沙井中，此時路基的空隙率降低，隨著沙井中的水分增加，最終排到砂墊層中，通過橫向排出路基范圍，實現(xiàn)路基的加固。

2 堆載預壓加固

堆載預壓是指在飽和軟土路基上施加荷載后，孔隙水被緩慢排出，孔隙體積隨之逐漸減少，地基發(fā)生固結變形。同時隨著超靜水壓力逐漸消散，有效應力逐漸提高，路基土強度就逐漸增長，并減小路基荷載施加后的沉降變形。地基土層的排水固結效果與它的排水邊界有關，為了加速固結，最為有效的方法是在天然土層中增加排水途徑，縮短排水距離，在天然地基中設置豎向排水體。這時土層中的孔隙水主要通過砂井和部分從豎向排出。所以砂井的作用就是增加排水條件，提高固結速度，縮短預壓時間。

3 真空預壓加固

真空預壓法是在需要加固的軟土地基表面先鋪設砂墊層，然后埋設垂直排水管道，再用不透氣的封閉膜使其與大氣隔絕，薄膜四周埋入土中，通過砂墊層內(nèi)埋設的吸水管道，用真空裝置進行抽氣，形成一定的真空度，當抽真空時，先后在地表砂墊層及豎向排水通道內(nèi)逐步形成負壓，使土體內(nèi)部與排水通道、墊層之間形成壓差。在壓力差存在的條件下，土體中的水分從空隙中排出，土體密實從而使土體加固，從而路基的有效應力也隨之增加（如圖2所示）。

圖2 真空預壓示意圖

4 對比分析

對比堆載預壓和真空預壓兩種常見的排水加固路基的方法，各有各的特點，存在不同之處和相同之處，總結歸納如表1。

表1 堆載預壓與真空預壓對比

項目 堆載預壓 真空預壓

加載方式 堆重（土，水，油） 負壓（真空泵，真空管，密封膜）

地基土中總應力 增加 不變

排水系統(tǒng)中水壓力 靜水壓力 負壓

土中水壓力 大于靜水壓力（“擠水”） 小于靜水壓力（“吸水”）

地基土水流特征 加固區(qū)中水向四周流動 四周土中水向加固區(qū)流動

加載速率 需控制，地基有可能穩(wěn)。 不需要控制，地基不可能失穩(wěn)。

由上表可以看出，從加載方式、地基總應力、土中水壓力以及加載速率等幾個方面進行對比分析，從施工難度方面分析，堆載預壓施工簡單，優(yōu)于真空預壓；但是堆載預壓法的加載速率需要嚴格控制，處理不當，路基有失穩(wěn)現(xiàn)象發(fā)生，而真空預壓方法不需要控制，并且加固效果優(yōu)于堆載預壓處理技術。

5 結語

在軟基處理過的問題中，不同加固方法有著不同的特點，其中技術難度和加固周期都是重點考慮的對象，在施工過程中選取那種方法加固軟土路基，應根據(jù)實際條件選擇合適有效的處理方法，保證路基的使用效果。

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