浅谈公路工程软土地基处理方法
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摘要： 本文主要根据软土地基的处理目的， 结合软土地基状况、公路性质、施工条件及周围环境等因素， 分析公路工程软土地基处理的方法、种类、效果及选择原则。
关键词： 公路工程软土地基处理
一、前言
公路选线避开软土地区， 在设计与施工上至今仍然是有利的。 但充分利用土地的现实， 迫使经常将路线选在软土地区。 在软土地区修建公路， 高路堤因稳定性沉降过大， 低路堤因交通荷载作用， 常使公路发生变形， 功能受到破坏， 而且同时还危害到沿线的设施周围的环境。 这样， 软土地基的处理就显得尤为重要。 软土地基处理的方法很多且各有特点， 主要效果也有所不同。 因此， 在选择处理方法时， 应根据处理的目的， 结合地基状况、公路性质， 施工条件及周围环境等因素， 选择符合目的要求且最经济的处理方法。 笔者将按照这个观点， 探讨处理方法的种类， 效果及选择原则。
二、处理方法的种类及效果
1、处理的目的及原理
处理的目的可分为沉降处理与稳定处理两种。 其原理如下：
(1) 沉降处理： 加速固结沉降， 减小有害的剩余沉降量； 减小总沉降量及地基的沉降。
(2) 稳定处理： 控制剪切变形， 制止周围地基因路堤荷载作用发生隆起或流动； 阻止强度降低， 促进强度增长， 改变路堤的形状或换填部分地基， 增加抗滑阻力， 以求得稳定。
2、处理方法的种类及效果
依照上述原理， 各种方法的效果不同， 而且同时具有主要与附带效果。 如， 垂直排水缩短固结排水距离， 是以加速沉降为主的沉降处理方法， 而随着固结同时也促进了强度增长， 在这个意义上， 又可说它是稳定处理。 下面介绍常用软土地基处理方法的种类及效果。
(1) 表层处理法： 在基础地基表面铺砂或用石灰、水泥处治， 或设置排水。 常用的表层处理法有表层排水法、砂垫层法、铺砂法及稳定剂处治法。 其中砂垫层法一般与垂直排水法并用。 主要效果是控制剪变形， 附带效果是阻强度降低， 促进强度增长增加抗滑阻力。
(2) 换填法： 将软土层的一部分或全部挖去， 以换填良好材料的方法， 常用开挖换填法。 主要效果是增加抗滑阻力， 附带效果是控制剪切变形， 减小总沉降量。
(3) 反压护道法： 在路堤侧向填筑反压护道或放缓边坡， 以增长抗滑动力矩， 防止路堤滑动破坏。 主要效果是增加抗滑阻力， 附带效果是控制剪切变形。
(4) 压重法： 预先加载以加速沉降。 压重荷载一般用路堤、水或用井点降低地下水位， 从而增加有效应力。 常用的有路堤压重、真空压重及降低地下水位等方法。 主要效果是加速固结沉降， 附带效果是促进强度增长。
(5) 垂直排水法： 按适当的间距在地基内设置垂直砂桩或纸板， 缩短水平方向的固结排水距离，以加速固结沉降， 并达到提高强度的目的。 常用的有砂井排水和纸板排水等方法。 主要效果是加速固结沉降， 附带效果是控制剪切变形， 促进强度增长。
(6) 挤实砂桩法： 在地基内造成密实的砂桩， 使软土层密实， 同时靠砂桩的承载力增加稳定性，减小沉降量， 加速固结沉降的效果。 施工方法有打入法、振动法及用砂砾代替砂等各种方法。 主要效果是： 减小总沉降量， 阻止强度降低， 增加抗滑阻力。 附带效果是加速固结沉降， 控制剪切变形。
(7) 振动压实法： 用大型振动机械在地面上振动。 主要效果是防止液化， 附带效果是减小总沉降量， 增加抗滑阻力。
(8) 石灰桩法： 用生石灰在地基内形成桩柱。 靠生石灰的吸水作用使地基疏干， 靠化合作用使地基凝固。 不仅有石灰柱， 还有石灰与其他材料的混合桩。 主要效果是增加抗滑阻力， 提高地基强度， 减少总沉降量。
三、处理方法的应用探讨
处理方法既可单独使用， 又可几种方法组合使用。 如表层处理法中的砂垫层法， 既可改善机械作业条件又能起到排水作用， 因而一般和固结排水方法同时使用。 又如路堤下面采用垂直排水法， 边坡下面采用挤实砂桩法处理， 用垂直排水法加速沉降， 用挤实砂桩法求得稳定。其他常同时使用的方法还有：
(1) 反压护道法+ 垂直排水法。 用反压护道法求得稳定， 用垂直排水法加速固结。
(2) 荷载压重法+ 反压护道法或挤实砂桩法。 前者加速固结， 后者求得稳定。
(3) 荷载压重法+ 垂直排水法。 同时使用两种方法加速固结沉降。 类似还有许多组合形式， 应按照具体工程考虑最有效又最经济的组合形式。
四、 选择处理方法时应考虑的因素
1、地基状况
(1) 土质。 砂性土： 仅对那种可能发生液化的砂性土采用挤实砂桩法或振动压实法进行改善。 粘性土： 除了压实法外， 其他方法均适用。 但采取的处理方法对土基的扰动必须尽量小。 因为粘土一经扰动， 强度降低很多。
(2) 地基构成。 在软土层浅而薄的情况下， 常用简单的表层处理法。 重要的构造物基础常用开挖换填法。 若软土层较厚， 应使用其他方法配合表层处理法。 夹有砂层且厚度较薄( 3-4 m 以下) 的软土层， 一般采用表层处理法， 荷载压重法等方法。 即使是5 cm 的砂层也是有效排水层， 在土质调查中不要遗漏。 软土层厚且无砂层的情况。 因排水距离长， 固结沉降需很长时间， 强度也不增长。 因此， 沉降处理常用垂直排水法， 稳定措施常反压护道法， 挤实砂桩法和石灰桩法。 在浅层部位堆积有4 m 以上厚度砂层， 以下为软弱粘土层的情况。 一般来说， 稳定不成问题， 只需沉降处理， 常用垂直排水， 荷载压重等方法。
2、公路性质
(1) 公路等级愈高， 平整度愈重要， 愈需要采取有效的沉降处理措施。 等级较低时， 可先铺简易路面， 待沉降结束后， 再铺正式路面以节约资金。
(2) 公路形状。 路堤的设计高度与宽度也是选择处理方法时要考虑的重要因素。 如采用换填法时， 宽而低的路堤易发生局部破坏； 反之窄而高的路堤， 下面易被换填。 在设计高度大而稳定有危险的情况下， 采用压重法将受到限制。 还有路堤越宽越高， 则地基产生压力球的根部越深而引起深处粘土层沉降。
(3) 公路所在地段。 一般地段上， 剩余沉降即使大到一定程度， 只要不均匀沉降不大， 路面基本上不会丧失其平整度。 但与构造物相连地段， 剩余沉降将造成错台， 路面形成对行等非常危险的状况。 而且若路基稳定性不够， 桥台将受到大的土压力作用而引起侧向位移的事故屡见不鲜。 因此， 构造物邻接地段的处理措施非常重要。
3、施工条件
不同的施工条件选用的处理方法不同， 经济性也不同。 主要有工期、材料、机械的作业条件等。
4、 周围环境
(1) 施工中对周围环境的影响， 如噪音、振动地基及地下水的变化和排出的泥水等， 在选择施工方法时必须考虑。
(2) 在路堤高度较而地基特别软弱的情况下， 周围地基经常发生大的隆起或沉降。 这样， 在路堤坡脚附近有民房和重要构造物时， 应考虑以减小总沉降量且控制剪切变形的方法为主要措施。 不能采用这类方法时， 应考虑事先对可能受影响的构造物加以保护， 否则应考虑以高架构造物代替路堤。
参考文献：
[1] 张留俊黄晓明关于软土地基上路面分期修建若干问题的研究[J]. 公路交通科技 2002年01期
[2] 王晓放 杨广庆 张晓民 软土地基上高速铁路路基的沉降计算问题[J]. 西部探矿工程 2002年01期
[3] 蔡新 郭兴文 沈培良 江泉 陈志坚 软土地基三维固结分析及其工程应用[J]. 河海大学学报(自然科学版) 2001年05期
[4] 陈晓龙 粉喷桩加固软土地基[J]. 华东公路 1999年05期
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