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(jìn)行加固的機理進(jìn)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(yù)壓處理技術(shù)的機理以及兩者之間的不同點進(jìn)行對比分析。

關(guān)鍵詞：排水加固；軟土路基；堆載預(yù)壓；真空預(yù)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(dá)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(jìn)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(jié)法是在天然路基的基礎(chǔ)上設(shè)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(jìn)行現(xiàn)場預(yù)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(yù)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(yù)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(yù)壓和真空預(yù)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(shè)置沙井作為豎向排水體，路基上面設(shè)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(yù)壓加固

堆載預(yù)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(jié)變形。同時隨著超靜水壓力逐漸消散，有效應(yīng)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(jié)效果與它的排水邊界有關(guān)，為了加速固結(jié)，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(shè)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(jié)速度，縮短預(yù)壓時間。

3 真空預(yù)壓加固

真空預(yù)壓法是在需要加固的軟土地基表面先鋪設(shè)砂墊層，然后埋設(shè)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(shè)的吸水管道，用真空裝置進(jìn)行抽氣，形成一定的真空度，當(dāng)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(fù)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(yīng)力也隨之增加（如圖2所示）。

圖2 真空預(yù)壓示意圖

4 對比分析

對比堆載預(yù)壓和真空預(yù)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(jié)歸納如表1。

表1 堆載預(yù)壓與真空預(yù)壓對比

項目 堆載預(yù)壓 真空預(yù)壓

加載方式 堆重（土，水，油） 負(fù)壓（真空泵，真空管，密封膜）

地基土中總應(yīng)力 增加 不變

排水系統(tǒng)中水壓力 靜水壓力 負(fù)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(yīng)力、土中水壓力以及加載速率等幾個方面進(jìn)行對比分析，從施工難度方面分析，堆載預(yù)壓施工簡單，優(yōu)于真空預(yù)壓；但是堆載預(yù)壓法的加載速率需要嚴(yán)格控制，處理不當(dāng)，路基有失穩(wěn)現(xiàn)象發(fā)生，而真空預(yù)壓方法不需要控制，并且加固效果優(yōu)于堆載預(yù)壓處理技術(shù)。

5 結(jié)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(shù)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(yīng)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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