软土路基处理浅析

张　琴

摘要：大量工程实践证明，软土地基处理是影响软土地区高速公路建设周期和投资的关键因素之一。在软土地基上修建高速公路，采用的软基处理方式应进行系统地分析、比较，处理方法应同高速公路的工期与造价相结合，符合软基处理的经济性、实用性、合理性的基本原则。

关键词：高速公路；软土；地基；处理

引言

软土层具有含水量大、强度低、收缩性高、渗透系数小、地下水位较高等特征。这种土层容易使工程基础产生不均匀沉降，墙体开裂，危及结构安全，故工程施工前的软土地基处理相当重要。

在我国沿海地区及内陆平原或山间盆地都广泛地分布着不同类型的软土，其主要特点是地基承载力较低，荷载作用下变形较大，这给公路修建带来了许多工程问题。不同地区的软土形成机理则不同，特点和性质各异，对于公路的作用也有所差别。另一方面，正在修建或者已经修好的高等级公路由于种种原因使得路基强度较低，发生路基沉陷、路面脱空或路面变形过大等病害，特别是桥头、通道台背等与路基接头处两者沉降量不同，直接影响路面的平整度、线型的平顺和路面结构的稳定。对于高速行驶的车辆来说，其安全性、经济性、舒适性均受到影响，降低了高速公路的实用性，同时，给养护部门也带来了诸多不便。因此选择合适的软弱路基处理方法已成为保证公路质量的重要因素。

1 软土复杂的变形机理

软土属于多孔介质，由土粒与充满在土粒骨架内的液体、气体组成。在一般自然应力状态下保持着相对平衡。一旦有外荷载作用，相对平衡状态即被打破，在寻求形成新的平衡状态过程中，作用于液、气的应力逐渐向土骨架转移。超静的液、气应力消散，土骨架有效应力增长，称之为软土的固结变形。另外，在土体的变形过程中，伴随着土颗粒的蠕变、结合水向自由水的转化等[1]。

变形机理的复杂性给变形过程的描述带来了很大的困难，加之试验手段的局限性，也给变形过程的描述增加了难度。如软土的次固结变形机理至今尚未弄清；如何测定和划分主、次固结变形还存在争议等。变形机理的复杂性反映在沉降预估中便产生一定的误差。

2 勘查、设计和施工

软土地区的地质情况首先要弄清楚，工程地质条件复杂，应进行工程地质分区，以便按分区不同再区别的予以处理。地质工作做得不够深，在施工时一旦发现可做些补充勘查及勘探工作，对地质情况做进一步的了解。

设计方案要经济又要合理，还要切实结合当地的实际。

所用材料数量要够、质量要能够保证；施工机械数量、规格、性能均能满足要求。

施工时要严格遵守施工技术规范和操作规程办事，以保证良好的质量，软土地段特别要注意控制填土的速率，避免和产生其它意外的事情。

监理的工作要跟上，观测仪具事先要埋置好，及时进行监理和记录，以保证工程的质量和安全。

3 软土路基处理设计

软土地基处理方法很多，归纳起来有五大类，即：置换、排水固结、振动挤密、胶结和加筋等，细分起来约有7O余种。软土路基处理的一般原则分为两类[2]：

(1)以时间换金钱：即尽早用堆载预压不作深层处理软基的方法，以自然沉降逐渐达到路基稳定，是一种简单也最经济的方法。但我国公路基本建设的程序不能保证早拨款、征地、从容施工，而一旦工程项目付诸实施时，又往往限于工期，一般情况用自然沉降法将难以实现。

(2)以金钱赢得时间：即在施工工期紧迫、时间有限的情况下，除非个别低路堤地段高度在临界高度以下，可不作地基处理。桥梁采用基础处，其余软土都需采用不同方法处理，只不过可用多种方案进行优选。

软土路基的处理设计的原则是：先考虑不处理的可行性，再考虑浅层处理，最后考虑深层处理。根据软土地基的生成原因和地基的厚度及其所处的位置，可采用表层处理法、置换法、加载法、竖向排水法四种方法进行软基处理。道路软基处理尽可能早期进行，有充分的间隔时间使软基达到沉降稳定后方可进行填土。

3.1 表层处理法

表层处理法用于地表面及软弱的情况。该法是通过排水、敷设或增添材料等方法，提高地表强度，防止地基局部剪切变形，保证施工机械施工作业；同时尽可能把填土荷载均匀的分布在地基上，属于这类处理方法的有：表层排水法、砂垫层法、敷设材料法、添加剂法等等。

3.2 置换法

以优质土置换软弱土，保证填土稳定和减少沉降量。施工方法分有人工挖掘置换和用借填土自重或用爆破法将软弱土挤出的强制措施。其施工都比较容易，多数情况下都能够在短时间内达到所要求的效果。从可靠性来说人工挖掘置换较优。置换材料应采用即使受到税金也不致降低承载力的粗粒土，但进行充分的压实。

3.3 加载法

为了预先促进软土地基的沉降，增加地基强度，以防止设置在填土上火邻接填土的路或段或者埋入填土内的构造物发生有害沉降而导致破坏。促进地基固结沉降的方法有：在地基上增加总压办法、减少土中的间隙水压提高有效应力法等。前者用填土荷载时，一般为填土加压法，后者又可分通过井点、竖井等的降低地下水法和在地表面铺砂，覆盖不透水膜使之形成真空，依靠大气压力加载促进固结的大气压加载法。采用填土加载法时，须注意地基的稳定状态。而降低地下水法和大气压加载法则不必担心地基受到破坏，但受到地基适应性的限制且工程费用大，一般不采用。上述方法都很少单独采用。

3.4 竖向排水法

在粘性土地基中设置垂直的排水桩，以缩短排水距离，促进地基排水固结，增加抗剪强度。由于垂直排水柱所用材料不同，分为砂井和纸板排水两种。

4 进一步研究的问题

高速公路对地基变形量的要求是很高的，一般要求在使用期内路堤的工后沉降量不超过30cm，路桥搭接处的工后沉降低于10cm。通过研究各种软基加固方法的适用范围来探索新的有效措施来满足设计要求；

由于在某些地区，填土高度远远大于极限高度，所以应该针对不同的软土地基加固方法，研究控制填土速率等技术指标，使路堤按预定工期稳定地达到设计标高；

针对桥头过渡段和中桥及涵洞段研究特殊软基处理方法，以解决这些部位技术要求高但工期紧的问题；

通过研究路堤的沉降规律来指导填土施工，特别是确定超载及卸载方法，保持全线较为一致的工后沉降，减少二次弃土量，以利上部路基和路面的施工。

5 结束语

对于软土地基处理采用什么方法应根据不同的地质条件、施工条件、土质的物理、力学性能等综合考虑，同时还应考虑其施工的方便性、可行性及经济性。其主要在于解决沉降与稳定两大问题。前者在于避免沉降量过大和减少工后沉降；后者在于控制剪切变形，阻止强度降低，增强抗滑阻力和促进强度增长。采用袋装砂井堆载预压的排水固结方法是有效的。同时，其施工工艺简单、设备简单，值得推广使用。

软土地基处理采用单一的处理方法是不够理想的，要根据具体情况，采用多方案比较与多方案综合的处理方法。

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、更有效，将更有利于高等级路基的处理，充分发挥出高速公路的优越性。

参考文献

[1]赵维炳，施建勇．软土固结与流变[M]．南京：河海大学出版社，1996．

[2]王翔.软土地基处理技术在高速公路中的应用[J].西部探矿工程,2006,3；59-60.