軟土地區(qū)公路路基設(shè)計(jì)及地基處理技術(shù)研究

明廷柳

摘要：軟土結(jié)構(gòu)成分主要由黏土和粉土構(gòu)成，軟土強(qiáng)度較低，具備較強(qiáng)的吸水性，地表水極容易被軟土內(nèi)部結(jié)構(gòu)吸收，造成軟土壓縮性增大、含水量增多，軟土路基的承載強(qiáng)度也急劇減小。施工單位在軟土公路路基處治階段，需要采取合理的技術(shù)措施，避免施工后續(xù)造成的路基沉降或強(qiáng)度不足等質(zhì)量缺陷。

關(guān)鍵詞：軟土地區(qū);公路路基設(shè)計(jì);地基處理技術(shù)

1軟土的定義與工程特點(diǎn)

軟土一般指天然含水率高、可壓縮性高、承載能力較低的軟塑性流動(dòng)塑性粘土，如：淤泥、淤泥質(zhì)土以及其他高壓縮飽和黏性土、粉土等，軟土是淤泥和淤泥質(zhì)土的總稱。軟土地基是指強(qiáng)度低、壓縮性高的軟土層，其中大多含有一定的有機(jī)物。工程特點(diǎn)：1）高含水性和高壓縮性：天然含水量高是軟土最基本的特征，天然含水量大于液限。軟土高含水性的基本特性決定了軟土具有高壓縮性、低強(qiáng)度的性能，因此軟土的空隙率較大，易被壓縮且不穩(wěn)定。（2）低透水性：軟土的滲透性低，軟土的液限沒(méi)有可以區(qū)分性的特征，使得建筑物沉降時(shí)間長(zhǎng)且初期的空隙水壓力較大，影響建筑物的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。（3）觸變性：觸變性是指原狀土在未受到破壞時(shí)，總是具有一定的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，但一旦受到擾動(dòng)造成結(jié)構(gòu)破壞，土體強(qiáng)度就會(huì)迅速下降，土體很快就會(huì)進(jìn)入稀釋狀態(tài)。因此，軟土地基容易受到振動(dòng)荷載的影響，造成側(cè)滑、沉降、兩側(cè)擠出等問(wèn)題。（4）不均勻性：因?yàn)檐浲林泻懈迟|(zhì)，微生物以及粉細(xì)砂等，所以土體在垂直和水平方向都不均勻，進(jìn)而導(dǎo)致沉降也不均勻。

2軟土路基設(shè)計(jì)要點(diǎn)

（1）沉降標(biāo)準(zhǔn)。其基準(zhǔn)期一般設(shè)定為20年，且在公路使用周期內(nèi)需對(duì)殘余沉降容許值進(jìn)行有效控制，對(duì)于通道及涵洞，殘余沉降值小于25cm;一般路段的殘余沉降值小于35cm;橋頭路段處的殘余沉降值則小于15cm。（2）安全系數(shù)及設(shè)計(jì)荷載。在路基施工中，現(xiàn)場(chǎng)項(xiàng)目機(jī)構(gòu)可以采取快速直剪試驗(yàn)有效應(yīng)力指標(biāo)對(duì)安全系數(shù)進(jìn)行計(jì)算，其安全系數(shù)容許值為1.2;公路運(yùn)營(yíng)周期內(nèi)則可以采取固結(jié)剪切試驗(yàn)進(jìn)行安全系數(shù)的計(jì)算，容許值控制在1.3。公路軟土路基的設(shè)計(jì)荷載一般依據(jù)公路I級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，即當(dāng)量土柱0.9m高度換算路基容重為19kN/m3。（3）預(yù)壓期及預(yù)壓高度。在路基施工靜載完成之后到路基沉降結(jié)束這段時(shí)間稱為預(yù)壓期，對(duì)于路基開(kāi)展塑料排水板預(yù)防和單純預(yù)壓方式的，其預(yù)壓期需要控制在12個(gè)月左右;對(duì)于預(yù)壓高度的控制則可以分為欠載預(yù)壓和等載預(yù)壓兩種形式，預(yù)壓高度為0時(shí)，則表現(xiàn)為欠載預(yù)壓，此時(shí)預(yù)壓高程則是預(yù)壓期沉降量和上路床頂高程之和。當(dāng)預(yù)壓高度為路面荷載所換算的當(dāng)量土柱高度時(shí)，則表現(xiàn)為等載預(yù)壓，此時(shí)等載高程則是預(yù)壓期沉降量、路面設(shè)計(jì)高程、路基填料厚度和路面結(jié)構(gòu)層換算差值三者之和。（4）加載速率。路基設(shè)計(jì)中需對(duì)土體加載速率進(jìn)行控制，有效避免路基出現(xiàn)失穩(wěn)情況，控制依據(jù)為路基沉降率，對(duì)于路基填筑施工中的復(fù)合地基處治區(qū)，其路基中心沉降速率需要小于6mm/d;對(duì)于堆載預(yù)壓區(qū)，路基中心表面沉降率要小于20mm/d。路基坡腳位置處也需要對(duì)側(cè)向位移進(jìn)行控制，將堆載預(yù)壓區(qū)側(cè)向位移控制在10mm/d以下，并將復(fù)合路基處治區(qū)控制在8mm/d以下。

3公路軟土路基處理技術(shù)

3.1排水固結(jié)法

（1）在公路軟土路基施工路段采用人工鋪設(shè)的方式鋪設(shè)排水管，通過(guò)排水管道將軟土地基中的水分排出，以減少軟土地基中的空隙，達(dá)到鞏固土質(zhì)，提高其穩(wěn)定性和強(qiáng)度的目的，該軟基處理方法稱為排水固結(jié)法。（2）排水固結(jié)法施工共包括兩部分，即排水系統(tǒng)和加壓系統(tǒng)。加壓系統(tǒng)通過(guò)在軟土路基施工路段加載實(shí)現(xiàn)，通過(guò)加載物體的重量，使軟土地基產(chǎn)生一定程度的變形，再通過(guò)排水系統(tǒng)將其水分排出，提高軟土路基的承載力。針對(duì)軟土地基較薄的路段不得進(jìn)行加載，應(yīng)通過(guò)重力作用使水分排出，施工效率較低。（3）排水系統(tǒng)主要通過(guò)設(shè)置砂井或塑料排水板來(lái)實(shí)現(xiàn)。①砂井的設(shè)置主要通過(guò)打樁機(jī)或射水法在軟土地基上打出孔樁，再將打出的孔樁中注入中粗砂，使其形成砂柱，以實(shí)現(xiàn)排水效果。該方法可以降低施工成本，也可避免由于地基變形造成的影響，可以有效保證排水效果。②塑料排水板是一種常用的排水板，安置在軟基上以形成一條完整的排水通道，便于土層排水。不論采用砂井或塑料排水板進(jìn)行排水，在軟土地基上均應(yīng)鋪設(shè)砂墊層，并用膠膜進(jìn)行封堵，然后再將排水通道內(nèi)的空氣抽出，實(shí)現(xiàn)真空，最后在加載的作用下，使軟土地基內(nèi)部的水分排出。

3.2換填墊層法

根據(jù)實(shí)際的項(xiàng)目情況，應(yīng)該選擇對(duì)應(yīng)的施工技術(shù)，若是公路施工中的軟土路基處理合理，則會(huì)為后續(xù)施工奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。換填墊層法屬于軟土路基處理中廣受認(rèn)可的手段，但是其在具體運(yùn)用的時(shí)候存在著局限性，應(yīng)該結(jié)合項(xiàng)目的基本情況展開(kāi)科學(xué)的分析，保證相關(guān)技術(shù)舉措能夠滿足項(xiàng)目的建設(shè)需要。該項(xiàng)技術(shù)多是運(yùn)用至軟土土層較薄的區(qū)域，挖掘經(jīng)過(guò)科學(xué)探測(cè)之后的軟土土層，換填質(zhì)量?jī)?yōu)質(zhì)、強(qiáng)度較大的材料，比如石灰石以及礫料等，借助于機(jī)械設(shè)施，讓該地區(qū)壓實(shí)處理，確保軟土路基穩(wěn)定性得以維護(hù)，同時(shí)還可規(guī)避部分沉降的情況。應(yīng)該注意的是，此項(xiàng)技術(shù)適合運(yùn)用在地下2-3cm的區(qū)域，不可過(guò)深，否則會(huì)引起塌方事故。坡面路基處理中，應(yīng)該積極的重視路基的寬度，同時(shí)還應(yīng)該注意填土的比例，保證路基處理到位，維護(hù)好整體項(xiàng)目的穩(wěn)定度。

3.3擠密法

由于我國(guó)幅員遼闊，所以導(dǎo)致不同區(qū)域之間的土質(zhì)情況具有很大的差異性。而在我國(guó)中西部地區(qū)，建筑工程通常會(huì)在黃土地上展開(kāi)相應(yīng)的施工。然而，因黃土地的孔隙率相對(duì)較高、密實(shí)性偏低等多種原因，造成這部分區(qū)域的路基濕陷性比較明顯。因此，會(huì)采用擠密法將其進(jìn)行相應(yīng)的處理。擠密法主要涵蓋的處理方式有：（1）在黃土地進(jìn)行鉆孔處理，然后在孔中添加適量的石灰和粉煤灰等，對(duì)軟土地基實(shí)行夯實(shí)處理。這種方法的主要優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在用料極其簡(jiǎn)單、施工難度系數(shù)偏低等，所以在路基處理及應(yīng)用極其廣泛。（2）水泥樁法，此種方法主要是通過(guò)對(duì)水泥遇水固結(jié)的特性進(jìn)行有效利用，在軟土路基中根據(jù)實(shí)際情況的需求，配置好相應(yīng)的混合水泥、石灰粉、粉煤灰、礦渣等，這部分材料在遇水的情況下而出現(xiàn)板結(jié)的現(xiàn)象，達(dá)到對(duì)軟土路基擠密的效果，最終達(dá)到水泥樁與被擠密的地層共同承擔(dān)承載作用。

3.4高壓旋噴注漿處理技術(shù)

實(shí)際軟土地基施工中，首先需要完成注漿管鉆機(jī)噴射的施工，確保20MPa的高壓漿液能夠注入此時(shí)地基中，保證在地基內(nèi)部可以形成一種水泥土體，以此增強(qiáng)地基強(qiáng)度。采用高壓旋噴注漿技術(shù)施工方式通常有單管法和一重管法以及二重管法。在施工過(guò)程中經(jīng)常用到的設(shè)備是鉆機(jī)，鉆頭用來(lái)鉆入地基中，有利于注漿液和地基固結(jié)，促使地基和漿液形成堅(jiān)硬的結(jié)構(gòu)。高壓旋噴注漿技術(shù)在有機(jī)地質(zhì)中應(yīng)用比較廣泛，軟土地基中包括淤泥、碎石土、黏性土材質(zhì)，在對(duì)其進(jìn)行加固處理時(shí)，采用高壓旋噴注漿技術(shù)需要充分了解軟土地基結(jié)構(gòu)和現(xiàn)場(chǎng)施工條件，以此判定技術(shù)適用性。當(dāng)然，在其他地基處理工序中以及選用其他方式都需技術(shù)人員對(duì)軟土地基實(shí)際情況進(jìn)行勘察，現(xiàn)階段在高壓旋噴技術(shù)中水泥是主要的施工材料，施工設(shè)備有鉆頭、空氣壓縮機(jī)、制漿機(jī)等機(jī)械設(shè)備。

4結(jié)束語(yǔ)

總之，公路軟土路基施工往往受限于多種因素，如地形、地質(zhì)、植被、氣候、水文等，因此路基設(shè)計(jì)工作較為復(fù)雜，設(shè)計(jì)人員需要充分結(jié)合實(shí)際情況，在滿足技術(shù)指標(biāo)的基準(zhǔn)上進(jìn)行設(shè)計(jì)上的創(chuàng)新，也可以多設(shè)計(jì)幾套路基方案，并且采取具有針對(duì)性的軟土路基防治措施，達(dá)到經(jīng)濟(jì)簡(jiǎn)潔的效果，最終保證公路建設(shè)項(xiàng)目的質(zhì)量。

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