淺析公路軟土地基的處理與加固技術

呂文龍

(中鐵隧道集團二處,河北三河 065201)

淺析公路軟土地基的處理與加固技術

呂文龍

(中鐵隧道集團二處,河北三河 065201)

文章通過對軟土的工程特性及沉降規律的分析,提出了軟土地基的加固和處理方法。

公路施工 軟土地基 加固與處理

1 概述

在江、河、湖泊、沼澤、山澗谷底中廣泛分布有沉積的軟土，在此基礎上修筑公路，一定要采取相應的措施進行處理和加固，以此來防止路基失穩或過量沉降而引起公路的破壞。公路特別是高速公路對于路基沉降的要求很高，如果在軟土之上修筑路基時處理不當，就會影響公路的施工進度和工程質量。

2 軟土地基的工程特性及沉降規律

軟土的是天然孔隙比大于或等于1.0的一種天然含水量大于液限的細粒土，比如淤泥、淤泥質土、泥炭、泥炭質土等，它主要是由天然含水量大、壓縮性高、承載能力低的淤泥沉積物及少量腐殖質所組成的土。

軟土的親水性強且透水性差，滲透系數為10-8～10-7cm/s，因為地基中孔隙水壓力較高，所以會影響地基強度，在施工過程中，軟土壓實較困難，且不利于行車和施工作業。在修筑軟土地基路堤時，即使在修筑時能夠滿足路基穩定性，但是在路基完成后，由于軟土的高壓縮性和低抗剪強度的特性，會致使軟土地基在路堤的自重壓力下，改變土層的平衡狀態而發生沉降，而且會在相當長的時間里不斷持續發展，發生較大沉降變形，嚴重時，填土附近的擋土墻、邊溝、排水設施都會在沉降的影響下發生位移，甚至對已經完成的路面的橫、縱斷面造成影響，導致路面結構的破壞。

3 軟土地基的處理方法及加固技術

公路路基施工中，當路堤的穩定性和沉降量不能達到設計要求時，就需要對軟土進行加固處理，常見的方法有以下幾種：

3.1 表層處理法

表層處理法分為表層排水法、砂墊層法和穩固劑表處法三類，一般適用于處理厚度小于5m的軟土地基，通過表面單一或者綜合處理的方式，來提高地基的抗剪強度和壓縮量。表層排水法是在路基填筑前，在路面上開挖排水溝來排除地表水，并且采用透水性良好的砂礫進行回填，以確保施工作業條件和降低地基表層的含水量。砂礫墊層法是根據路堤的高度和軟土層的厚度，在軟土地基頂面鋪設0.6m～1.0m厚度的砂墊層，作為軟土層固結的上部排水層，縮短固結的過程。穩固劑表處法是將熟石灰、生石灰、水泥等穩固材料摻入到表層的軟土土壤中，增強路基的強度，保證路堤的穩定性和壓實性。

3.2 排水固結法

排水固結法是在軟土地基表層設置如砂墊層或者砂井等水平或豎向的排水體，通過加載施壓辦法，排出土體中的水分，逐步固結，增強路基強度的做法。排水固結法是由排水系統和加壓系統兩部分共同組合而成的，孔隙中的水是通過加壓系統的壓力才能夠從排水系統中流出，排水固結法具有經濟快速、節省土方、少占農田的優點，適用于處理路堤高度大于極限高度或者填料來源困難的情況，可加固沼澤土、沖擊土、淤泥等天然沉積層和人工沖填的土層。排水固結法根據墊層材質和施工方法的不同分為：水平排水砂墊層、豎向排水體和預壓固結法三類。

水平排水砂墊層是設置水平方向的砂礫墊層，通過預壓過程使得土地中的水分通過墊層快速排出。對于大面積的水平排水砂墊層施工，應使用全站儀測出砂墊層各區控制點，進行分區施工，砂墊層應采用中粗砂，粘粒含量應控制在3%以內。

豎向排水體較為常見的是塑料排水板施工法，主要是通過機械作用將塑料排水板嵌于軟土層中，并作為排水通道，排出水分加固地基。塑料排水板中濾水膜是保持排水的關鍵部位，安裝打設時，一定要保持完好，所以在塑料板中導入導管時，一般要在進入管口處安裝滑輪，以免濾膜被導管壁損壞，失去排水功能。施工中要注意塑料板打設的間距和深度，如果位置間距不合要求，或未達到設計深度時，要在原位補打。

預壓固結法是用堆土或其他載荷方式對地基加壓，使得地基土密實，提高穩定性，加速地基固結和增加增加的方法，產生固結壓力的載荷有三種，一種是來字路堤土體自身的重力，還有行車載荷等外界的壓力，還有一種是以減小軟土地基土質中空隙水的壓力，而增加的地基固結壓力。

3.3 粉噴樁施工技術

粉噴樁是在應對軟土地基中較為常用的一種加固技術，它主要是通過特制的攪拌機械，將固化劑(比如水泥、石灰等材料)和軟土強制攪拌，待固化劑和軟土之間發生一些列的化學反應和物理反應后，軟土就會被固結成穩定性、整體性較好的優質地基。特制機械的鉆機在土體中向下鉆孔時，鉆桿會通過回轉轉盤和加壓設施向鉆頭施加作用力，鉆頭在軸壓力和回鉆扭矩的共同作用下，鉆入軟土并切碎土體，在鉆至設計深度后，鉆頭反向旋轉并提升，水泥或者石灰粉體在壓縮空氣的壓力作用下被噴入土壤內，鉆頭使固化劑和土體充分攪拌，就這樣鉆頭在提升的同時不斷噴入固化劑，邊攪拌邊固化，直到鉆頭提出地面完成一根樁。粉噴樁適合于加固各種成因的飽和軟粘土，比如處理粉土、淤泥質土和含水量較高的粘性土。

粉噴樁施工前組裝架立噴粉樁機，要做好三檢查：檢查并調試機械各部分之間的連接是否正常，檢查三大系統：電氣系統、液壓系統、噴粉系統，并進行調試，檢查灰罐和管路之間的密封連接狀況，在調試后如發現異常，要盡快排除后才可以正常操作。當施工準備工作完成并且符合要求后，必須進行工藝性試樁，試樁數量一般不少于五根。成樁時，先用噴粉樁機在樁位鉆孔，鉆至設計要求的深度后，以1.0～1.2m/min速度邊旋轉提升粉噴鉆頭，同時邊通過噴粉系統將水泥通過鉆桿端噴嘴定時、定量向攪動的土體噴粉，務必讓固化劑和土體充分攪拌并混合，樁體噴粉時不得中斷，要求一氣呵成，每根樁應該裝灰一次并攪噴完。噴粉深度在鉆桿上標線控制，噴粉壓力控制在0.5～0.8Mpa。嚴格按規范和設計要求進行施工，確保軸線位置、設計深度、樁徑、垂直度、鉆桿傾斜度、單樁噴粉量的偏差在容許范圍內。粉噴樁成樁7天后，必須將樁頭上部按規定要求清除露出樁型，并按有關要求和頻率對樁頭開挖檢查，檢查樁體成型情況及攪拌均勻程度、樁徑、樁距等指標。

4 結語

軟土地基對公路工程的施工質量影響重大，如果不采用正確的措施加以處理，將會引起路基沉降、滑移、開裂，路面起伏破壞等。在公路建設者的不斷探索和實踐下，針對軟土地基的加固方式也有很多，在實際工作中，應該根據工程的地質及現場具體情況，選擇最科學、最經濟的軟基處理方式，提高路基的強度和穩定性，增加公路的使用壽命。

[1]翁升,馬時冬.福建高速公路軟土特征及處理方法[J].華僑大學學報(自然科學版),2002(1).

[2]余旱雨.高速公路拓寬工程水泥漿液噴射攪拌樁復合地基變形性狀及沉降計算方法[D].華僑大學,2006年.

[3]董志良,鄭新亮.高速公路軟基處理方法[J].水運工程,2004(2).