公路施工软土地基处治措施浅析

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　　摘要：软土地基一直是公路施工中的一个重大技术课题，同时也是影响工期与造价的重要因素。本文根据软土地基工程的特点及处理原则，给出了几种软土地基处理常用的方法和措施，为提高公路施工质量提供了有效依据。
　　关键字：公路， 软土地基， 处治措施
　　0 引言
　　随着我国基础建设的飞速发展，道路的建设需求也不断地扩大。随着公路等级设计要求的提高，对路况指标的选用也随之提高，从而不可避免地带来公路路基穿过软土地区的情况。在该软土地基上修建道路时，若对地基处理不当，有可能因地基沉降或差异沉降过大而影响道路的正常使用功能。所以选择合理的软基处理方案及方法快速实施，从而取得预期的经济和社会效益，就具有重大的实际意义。
　　1 软土地基工程特点
　　1.1 软土地基沉降机理
　　天然地基土是由三相体结构比例关系决定其强度和变形特征的。自然界中的软土地基是处于天然平衡状态的，因路基填土荷载破坏了天然平衡状态，水份被部分释出，土壤孔隙率变小，产生地基沉降。同时自然界水文情况发生变化，如天然或人为引起的地下水位降落，也会使土壤三相体比例发生变化，产生沉降。
　　1.2 软土地基特点
　　软土地基是一种不良的软弱土层地基，其工程特性主要表现在：天然含水量高、天然孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低、固结系数小、固结时间长、灵敏度高、扰动性大、透水性差、土层层状分布复杂、各层之间物理性质相差大。路堤填筑以后会改变原有土层的平衡状态，使原有地基产生沉降变形，沉降稳定时间取决于路堤荷载与地基土强度的相对稳定条件。
　　1.3软土地基的危害
　　软土路基问题及其危害概括起来主要有如下两个方面:
　　（1）强度及稳定问题。当软土路基的抗剪强度不足以承受路堤及路面外荷载时，软土路基会产生局部或整体剪切破坏，造成路堤塌方、失稳及桥台破坏。
　　（2）沉降变形问题。当软土路基在上部荷载及外部荷载作用下产生过大的沉降变形时，会影响道路的正常使用。特别是产生过大的不均匀沉降时，会造成路面开裂破坏，结构物与路堤衔接处差异沉降，引起桥头跳车，涵身、通道凹陷等。
　　（3）渗漏问题。当地基的渗漏量或水力梯度超过允许值时，会发生水量损失，或因潜蚀和管涌而可能导致公路与桥梁等构造物的失稳。
　　2 软土地基处理原则
　　2.1 经济性原则
　　考虑软土地基处理方法时，应该在保证处理效果的情况下，选取成本最低的方法，或施工时间最短的方法，从而节约施工成本，为企业带来更多的利润。
　　2.2 可靠性原则
　　由于软土地基处理不能完全消除工后沉降(工后沉降不可能为零)，从工程实际经验来看，虽然经过处理的路基仍有沉降，但一般通过工后修补都能够比较好地解决沉降问题。故选取软土地基处理原则时要考虑处理方法的可靠性。
　　3 常用软土地基处治措施
　　3.1 浅层处理法
　　3.1.1 换填法
　　换填法就是将基础地面以下不太深的一定范围内的软弱土层挖去，以质地坚硬、强度较高、性能稳定、具有抗侵蚀性的砂、碎石、卵石、煤渣、矿渣等材料分层充填，并同时以人工或机械方法分层压、夯、振动，使之达到要求的密实度，成为良好的人工地基。本方法设计简单，施工便捷，可因地制宜，就地取材，但处理厚度不宜小于0.5米，也不宜大于3.0米。
　　3.1.2 砂垫层法
　　砂垫层法适用于地基上部软土层极薄且含水量较多时。具体做法为：在软土地基上敷垫厚的砂垫层，以达到固结软土层的效果，帮助砂垫层发挥上部排水层的作用。另外，砂垫层也能作为填土内的地下排水层，对填土内的水位起到降低的作用，填土及地基处理施工能够为施工机械创造优越的通行条件。
　　3.1.3 抛石挤淤法
　　淤泥厚度小于3m，表层无硬壳，呈流动状态，排水困难，石块易于取得的条件下可采用挤淤法。挤淤法施工用料要采用不易风化石料，片石大小随泥稠度而定，粒径小于30cm的含量不得超过20%。例如某工程对稻田地出现的软基情况进行抛石挤淤处理措施为：挖方段落，原设计为50cm换填砂砾。现拟变更为换填80cm；同时，在换填80cm砂砾底部增加抛石挤淤40cm。填方段落，保持原设计换填50cm砂砾不变，在换填砂砾底部增加抛石挤淤40cm。
　　3.2 固结排水法
　　排水固结法对正常固结的软土应优先选取排水固结方法，该方法最经济合理。只有在特殊情况下，如工期过紧，承载要求过高而又缺乏堆载的条件下，才会考虑其它加固方法。在实际的应用中，往往并非加以单取一种方法，而是发挥几种方法的各自优势，加以综合运用。
　　3.2.1 塑料排水板法
　　塑料排水板处理软基的原理是利用深插软基的排水板，避免路基外侧地表及地下水进入路基范围，当填筑路基时，荷载作用于软基地下水由于受挤压和毛细作用沿塑料排木板上升至砂垫层内，由砂垫层向两侧排出，从而提高基底承载力。塑料排水板在插入地基的过程中应保证板不扭曲、透水膜无破损和不被污染。塑料排水板插好后应及时将露出的多余部分切断，并予以保护，以防因插板机移动、车辆的进出或下下雨时受到损坏而降低排水效果。
　　3.2.2 砂井堆裁预压法
　　对于饱和的粘性土地基, 其透水性很小, 往往采用砂井堆载预压的方法来加速土中孔隙水的排除，加快土的固结，从而达到挤紧土颗粒和提高强度的目的。在施加荷载时应注意加荷速率以及分级加荷的大小，应与原地基强度及地基因固结而增长的强度相适应。
　　3.2.3袋装砂井法
　　袋装砂井法是事先把砂装入长条形且透水性好的编织袋内，然后用专门的机具设备打入软土地基内以代替普通大直径的砂井。袋装砂井深度不应小于设计深度, 顶部应伸入砂砾垫层至少 300 mm, 使其与砂砾垫层贯通深证排水畅通。袋装砂井的直径小、材料消耗小、工程造价低、施工速度快、设备轻型，适于在软弱地基上施工。
　　3.3 深层处理法
　　3.3.1 高压喷射注浆法
　　高压喷射注浆法是将带有特殊喷嘴的注浆管置于土层预定深度，以高压喷射流使固化浆液与土体混合，凝固硬化加固地基土体的方法。它适用于淤泥、 淤泥质土、黏性土、粉土、黄土、砂土、人工填土和碎石土等地基。
　　3.3.2 深层搅拌桩法
　　该方法是利用水泥或水泥浆作为固结剂，通过特制的深层搅拌机械，在地基深部就地把软土与固结剂强制拌和，使其成为具有较好整体性、水稳性，又能满足强度要求的加固土体。根据上部结构要求，可形成柱、壁及格栅等不同形式的加固土体。该方法具有施工简单、高效、低成本等优点。
　　3.3.3挤密碎石桩法
　　挤密碎石桩法是用振动、冲击或水冲等方式在软土地基成孔后，再将碎石挤压入已成的孔中，形成碎石所构成的桩体。其加固机理为：饱和松散的砂土颗粒在强烈的高频强迫振动下重新排列致密，且桩孔位置原有土体被强制侧向挤压，使桩周一定范围内的土层密实度提高，桩孔间的相互作用，使得桩间土密度进一步提高并变得均匀，从而形成复合地基排水减压作用。
　　4 结语
　　软土地基处理施工技术难度较大，质量要求高，软基处治的方法很多，各种方法都有它的适应范围。因此必须具体分析，从地基条件、处理要求、处理范围、 工程进度以及材料机具等方面进行综合考虑，以确定合适的处治方法。随着科学技术的不断发展，新材料、新工艺的开发，对于软土地基处理的方法会越来越多，越来越经济、方便、有效，将更有利于公路路基的处理，充分发挥出公路的优越性。

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