淺談公路軟土地基加固處理方法

黃磊 李東 李銳

（大連開發(fā)區(qū)規(guī)劃建筑設(shè)計(jì)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(tài)的粘性土。交通部頒布的《公路軟土地基路堤設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范》(JTJ017-96)，將軟土的劃分標(biāo)準(zhǔn)采用天然含水量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)≥35%或液限、天然孔隙比≥1.0、十字板剪切強(qiáng)度<35kPa等3項(xiàng)指標(biāo)。凡符合以上3項(xiàng)指標(biāo)的粘性土均為軟土。

大連地區(qū)由于河流沖積和海潮的進(jìn)退作用，在部分濱海區(qū)域沉積了厚層的海陸交互軟土。隨著城市化發(fā)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(wěn)定要花費(fèi)較長時(shí)間，此外軟土結(jié)構(gòu)在大交通量，重載車輛的作用下，路基容易產(chǎn)生側(cè)向膨脹擠出滑動(dòng)，基層沉降現(xiàn)象也較嚴(yán)重。因此為了增強(qiáng)壓密穩(wěn)定力度和較短時(shí)間達(dá)到最終沉降，消除側(cè)向滑動(dòng)位移，以免路堤向兩側(cè)膨脹擠出，確保路基及其外側(cè)建筑物安全，必須對軟基進(jìn)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(jié)、振動(dòng)擠密，膠結(jié)和加筋。這些方法在公路工程方面經(jīng)過多年來的優(yōu)選和實(shí)踐，已經(jīng)確認(rèn)其技術(shù)可靠、經(jīng)濟(jì)適用、施工容易、效果顯著，故值得推廣應(yīng)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(shí)，不必采用深層處治或僅用堆載加壓即可使其達(dá)到沉降穩(wěn)定的情況。

砂墊層的作用是為了加固地基和增強(qiáng)排水，因此砂墊層的質(zhì)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(zhì)量分?jǐn)?shù))為宜，同時(shí)又應(yīng)注意其厚度和設(shè)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(xiàn)凹凸不平，其厚度不盡人意等情況。當(dāng)路段采用砂路堤且砂本身粒徑和純凈度良好時(shí)，不必再專門鋪砂墊層。

2.1.2 換填：當(dāng)軟土層距地面較近，厚度較薄，地面上有魚塘、蝦池或稻田時(shí)，往往表面存在有淤泥，此時(shí)可直接將這些淤泥、軟土挖掉，換填以優(yōu)質(zhì)砂礫或適宜的選料，以徹底消除其隱患。清除表層淤泥時(shí)，可采用高壓水泵直接切割，再將泥漿抽掉，當(dāng)?shù)孛鏇鰰窀珊?，再鋪筑路基?/p>

2.1.3 拋石擠淤：一般用于當(dāng)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(chǎn)生的地面變形有關(guān)。其實(shí)質(zhì)是使土基產(chǎn)生整體剪切滑移破壞而達(dá)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(jīng)濟(jì)，但淤泥較厚時(shí)，選用此法需慎重。

2.2 深層處結(jié)

對于表層軟土厚度大于3m或軟土層較厚、距地表較近時(shí)，或路基范圍內(nèi)既有較厚軟土又有土質(zhì)良好的山丘從而產(chǎn)生差異沉降時(shí)，應(yīng)進(jìn)行深層處治。

2.2.1 排水固結(jié)加固法：其原理是在軟基中設(shè)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(jié)，地基因而產(chǎn)生壓密沉降，同時(shí)地基強(qiáng)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(zhì)量的優(yōu)劣。因此應(yīng)用原生塑料制成，以免在施工時(shí)拉斷或折裂；其次是插入土中時(shí)應(yīng)按設(shè)計(jì)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(nèi)裝粗砂、中砂，裝實(shí)后直接打入土中。在砂料就地可取的地區(qū)，是比較經(jīng)濟(jì)的，但應(yīng)注意其直徑變化，也應(yīng)控制其插入長度，防止長的袋裝砂井因重量大發(fā)生拉斷現(xiàn)象。砂樁中的砂粒要注意粒徑粗些、雜質(zhì)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(jié)作用，且由于其單價(jià)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(qiáng)法：采用編織土工布和土工格柵，鋪設(shè)于軟基表面，可單獨(dú)使用，也可以聯(lián)合使用。更多地是在深層處治后鋪設(shè)。其在土工中的主要作用有反濾、排水、隔離和補(bǔ)強(qiáng)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(shè)時(shí)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(xiàn)在增加軟基的穩(wěn)定性，同時(shí)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(qiáng)度和抗滑性，也有其獨(dú)到的特點(diǎn)。

2.2.3 復(fù)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(jī)械，在地下深層將水泥等漿液或粉體經(jīng)攪拌后產(chǎn)生的化學(xué)固化和物理作用形成的樁體，并與樁固的加強(qiáng)土體形成復(fù)合地基，以增加地基承載力、壓縮模量和抗剪切力，以承擔(dān)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(zhì)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(yīng)根據(jù)室內(nèi)試驗(yàn)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(fù)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(huán)境污染少等特點(diǎn)。因而目前較多的用于公路中結(jié)構(gòu)物及結(jié)構(gòu)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(nèi)充填碎石形成樁體，與擠密土體成為復(fù)合地基。為了保證樁基質(zhì)量，在施工前應(yīng)作好地質(zhì)勘探并取出當(dāng)?shù)赝翗?，做室?nèi)最佳配合比試驗(yàn)，以確定合理固化劑摻入量。在施工時(shí)要做取芯檢查或其他測試手段，如觸探、荷載試驗(yàn)以了解其加固效果。

2.2.3.3 強(qiáng)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(zhì)材料，當(dāng)處理不排水抗剪強(qiáng)度小于20kPa的土層時(shí)，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(chǔ)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(qiáng)夯置換法在大連地區(qū)處理建筑地基時(shí)應(yīng)用較為廣泛，在道路中應(yīng)用不多，因?yàn)閺?qiáng)夯時(shí)對周圍建筑物的振動(dòng)影響較大，對于處理地基范圍外有較多建筑物時(shí)應(yīng)慎用。復(fù)合地基比之前幾種方法施工時(shí)間快，效果也不錯(cuò)，但造價(jià)也高。

3 結(jié)語

由于軟基成因類型不同，厚度不一，性質(zhì)各異，因此實(shí)際處治中應(yīng)查明軟基的地區(qū)特點(diǎn)和地質(zhì)、土質(zhì)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(shí)可能既要解決變形問題，又要解決強(qiáng)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(jìn)行方案比選時(shí)，還應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行經(jīng)濟(jì)、技術(shù)、工期的比較，以便選擇最佳方案。

[1]錢家歡等.土工原理與計(jì)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(huì).地基處理手冊.北京：中國建筑工業(yè)出版社，1988

[3]龔曉南.高等級公路地基處理設(shè)計(jì)指南.北京：人民交通出版社，2005