道路橋梁工程中軟弱地基處理方法的探析

關(guān)偉

【摘 要】隨著城市化建設(shè)的快速推進(jìn)，道路橋梁的交通設(shè)施建設(shè)越來(lái)越多。由于軟土在我國(guó)分布很廣，對(duì)特殊地基進(jìn)行工程施工越來(lái)越多。軟弱地基因其低承載、高壓縮、大孔隙、不穩(wěn)定、難處理的通性，已經(jīng)成為公路、橋梁等工程建設(shè)過(guò)程中的普遍遇到工程技術(shù)難題。

本文介紹了軟土地基的基本特性以及地基處理基本原理，闡述了軟土地基常用的處理方法及其適用性，對(duì)軟弱地基上施工時(shí)需要采取的應(yīng)對(duì)措施進(jìn)行探討。

【關(guān)鍵詞】道路橋梁；軟弱基地；特性；方法；措施

我國(guó)國(guó)土面積遼闊，軟土在我國(guó)分布也很廣。軟弱土體結(jié)構(gòu)、形成原因特殊，物理力學(xué)特性很差，具有大孔隙、低承載、高壓縮、不穩(wěn)定、難處理的不良工程特性。軟土的變形和強(qiáng)度問(wèn)題都是道路橋梁工程中必須十分注意的，尤其是變形問(wèn)題，過(guò)大的沉降及不均勻沉降造成了軟土地區(qū)大量的工程事故。在道路橋梁工程的軟土地基進(jìn)行設(shè)計(jì)與施工時(shí)，必須從地基、結(jié)構(gòu)、施工、使用等各方面綜合全面地考慮，采取合理適用的地基處理方法，提高地基承載力，減小不均勻沉降，保證道路橋梁的安全和正常使用。

一、軟土地基的工程特性

軟土一般是在靜水或緩慢水流環(huán)境下沉淀形成的飽和、大孔隙粘性土，通常夾雜有貝殼、泥炭或生物殘骸等。據(jù)我國(guó)《巖土工程勘察規(guī)范》（GB 50021--2002）中的定義，凡天然孔隙比大于1.0，且天然含水量大于液限的細(xì)粒土為軟土，包括淤泥、淤泥質(zhì)土、泥炭、泥炭質(zhì)土。除此之外，軟土還包括部分沖填土、雜填土、人工吹填土等軟弱土層。軟土地基通常具有以下工程特性。：（1）大孔隙比：由于其形成條件和土體顆粒組成的內(nèi)在特性，軟土土體顆粒之間空隙很大，天然空隙比通常大于1，土體含水量通常處于飽和狀態(tài)，天然含水量接近或大于液限。（2）低承載力：軟土地基抗剪強(qiáng)度很低，天然地基承載力一般不大于60KPa，不排水抗剪強(qiáng)度一般小于30KPa，未經(jīng)處理加固，通常無(wú)法滿足承載要求，處理加固不善，往往由于地基承載力不夠造成建筑倒坍、結(jié)構(gòu)破壞等質(zhì)量事故。（3）滲透性差，處理難：軟土具有親水性，滲透性很差（滲透系數(shù)約在10-7～10-9cm/s 之間，水平方向約在10-4～10-5cm/s 左右；），土體中得水分大部分與固體顆粒形成結(jié)合水，內(nèi)部水分很難排除，因此夯實(shí)、擠密、排水、膠結(jié)等通常的加固原理很難對(duì)其產(chǎn)生本質(zhì)性的工程性能改良。（4）高壓縮性：軟土由于孔隙比大，土體顆粒間結(jié)構(gòu)不連續(xù)，而具有高壓縮性的特點(diǎn)，壓縮系數(shù)α1-2， 一般在0.5～2.0MPa-1 之間，有的可達(dá)2.3MPa-1；。軟土地基固結(jié)周期長(zhǎng)，承載后變形大，長(zhǎng)期不能穩(wěn)定，容易造成地面大面積下沉、基礎(chǔ)底板不均勻沉降，梁柱等結(jié)構(gòu)件開(kāi)裂等問(wèn)題，從而影響正常使用性能，進(jìn)而造成建筑結(jié)構(gòu)破壞等。（5）高靈敏度、不穩(wěn)定：軟土結(jié)構(gòu)非常靈敏，易于破壞，其靈敏度在3～16 之間，受到擾動(dòng)（振動(dòng)、攪拌等）后，強(qiáng)度顯著降低，且很難恢復(fù)。同時(shí)軟土具有流變性，變形持續(xù)發(fā)生，沉降穩(wěn)定歷時(shí)長(zhǎng)，一些深厚的軟土沉降持續(xù)數(shù)年甚至數(shù)十年之久。

二、道路橋梁工程中軟弱地基處理方法

由于軟土物理性能及其工程特性的特殊性，常規(guī)的地基處理方法及通常的加固原理很難對(duì)其工程性能產(chǎn)生本質(zhì)性的改良，即便是目前最為適用的預(yù)壓固結(jié)法在處理效果上也有一定局限，而且單一、常規(guī)的處理方法也無(wú)法達(dá)到理想效果。同時(shí)，受場(chǎng)地條件、地層分布、軟土成因、施工方法、工程的特點(diǎn)等諸多因素影響，軟土地基處理要結(jié)合工程實(shí)際，因地制宜，針對(duì)具體情況采取合理適用的治理方法和應(yīng)對(duì)措施。下面就一些常用的軟土地基處理方法及其適用性進(jìn)行介紹。

1、預(yù)壓排水固結(jié)。通常有真空預(yù)壓、堆載預(yù)壓、真空-堆載聯(lián)合預(yù)壓等方法，通過(guò)在軟土地基上施加荷載，使軟土地基逐漸排水固結(jié)，預(yù)先完成變形沉降，并提高土體強(qiáng)度。本法適用于深厚的淤泥、淤泥質(zhì)土等軟土地基，能對(duì)軟土地基工程特性進(jìn)行整體性的改良，但承載力提升有限，在工后沉降變形控制方面比較有利。

2、表層加固法.對(duì)于軟土地基之上覆蓋有一定厚度的較好地層時(shí)，可通過(guò)各種常規(guī)地基處理方法進(jìn)一步加固上部土層，使其形成硬殼層；也可對(duì)表層的軟土進(jìn)行在一定深度的換填、擠淤、灰土拌合等方法進(jìn)行表層加固。表層加固通過(guò)大幅提高表層土體的整體強(qiáng)度和承載力，減小荷載影響的深度，以滿足使用要求，對(duì)沉降變形沒(méi)有嚴(yán)格要求的簡(jiǎn)單建筑物比較適用。

3、換填、置換。常見(jiàn)的處理方法有直接將軟土挖出，采用級(jí)配砂石、粉煤灰、二灰土、水泥拌合土等進(jìn)行分層碾壓回填，也有強(qiáng)夯置換、動(dòng)力擠淤等方法。本法適用于厚度不大、下部有較好地基持力層的淺層軟土地基處理，同時(shí)也可用于開(kāi)挖后局部的軟弱地基處理，尤其是工程體量不大時(shí)，該法簡(jiǎn)單方便、高效快捷。

4、置換加強(qiáng)--復(fù)合地基。通常采用的地基處理方法有水泥攪拌樁、旋噴樁、夯擴(kuò)碎石樁等，通過(guò)在軟弱地基中植入強(qiáng)度、承載力遠(yuǎn)高于軟土的加強(qiáng)樁體，形成復(fù)合地基以達(dá)到改善地基強(qiáng)度的目的。該法適用于軟土厚度較大的淺層軟土地基處理，但隨著軟土厚度的增加，處理效果也越來(lái)越不理想，而且造價(jià)也比較高昂，不太經(jīng)濟(jì)。該法能大幅提高地基承載力，對(duì)于對(duì)變形沉降控制不太嚴(yán)格的簡(jiǎn)單工程，比較適用。

三、道路橋梁工程中軟土地基工程應(yīng)對(duì)措施

軟土地基強(qiáng)度低、壓縮性較高，加載變形大，沉降穩(wěn)定周期長(zhǎng)；即便采取了地基處理措施，使得地基承載力滿足要求，也極易因變形過(guò)大而影響正常使用功能，同時(shí)也可能因不均勻沉降造成柱傾覆或折斷坍塌等危害。因此在軟土地基上進(jìn)行工程建設(shè)活動(dòng)時(shí)，除了采取合理適用的地基處理方法外，還須在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及施工中采取科學(xué)合理的應(yīng)對(duì)措施。

1、設(shè)計(jì)措施。（1）設(shè)計(jì)應(yīng)力求體形簡(jiǎn)單、荷載均勻，過(guò)長(zhǎng)或復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，應(yīng)設(shè)變形縫。（2）注意減小荷載和軟土地基的附加應(yīng)力。

2、 施工措施。（1）合理安排施工順序，一般應(yīng)先施工高度大、重量重的部分，后施工高度低和重量輕的部分，并盡可能加大兩者間的時(shí)間問(wèn)隔，以減少部分差異沉降。（2）控制施工速度和加載速率不要太快，使地基逐漸固結(jié)，強(qiáng)度逐漸提高，這樣可使地基土不發(fā)生流塑擠出，避免建筑物產(chǎn)生局部破壞或傾斜。（3）基槽開(kāi)挖時(shí)預(yù)留約20 cm 厚的保護(hù)層，避免擾動(dòng)土體而破壞土的結(jié)構(gòu)。若已被擾動(dòng)，應(yīng)挖去擾動(dòng)部分，用砂、碎石回填處理。

3、 結(jié)構(gòu)措施。（1）選用筏板基礎(chǔ)或箱形基礎(chǔ)，提高基礎(chǔ)的剛度和整體性，減小基底附加壓力，減小不均勻沉降。（2）充分利用表層硬土，合理設(shè)置基礎(chǔ)深度，采用淺埋基礎(chǔ)方案，避免上部硬土層被刺穿破壞，盡量降低下部軟土的附加應(yīng)力。

結(jié)束語(yǔ)

在我國(guó)部分沖積平原以及沿江、沿湖等經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)，普遍存在著軟土。軟弱地基因其低承載、高壓縮、大孔隙、不穩(wěn)定、難處理的通性，當(dāng)?shù)鼗谏喜亢奢d作用下，產(chǎn)生嚴(yán)重沉降或者不均勻沉降時(shí)，使得道路橋梁發(fā)生整體傾斜，甚至基礎(chǔ)斷裂。加強(qiáng)軟土地基處理技術(shù)在道路橋梁中的應(yīng)用研究，是提高道路橋梁工程質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。因此加強(qiáng)對(duì)軟弱地基的處理，對(duì)我國(guó)交通具有現(xiàn)實(shí)意義。

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