浅谈公路软土地基的处理措施

李海民　赵　红

摘要:软土是指以水下沉积的软弱粘性土或淤泥为主的地层,有时也夹有少量的腐泥或泥炭层。文章主要对公路软土地基处理的方式进行了探讨。

关键词:公路;软土地基;处理;施工方法

近年来,随着改革开放的逐步深化和社会主义市场经济的蓬勃发展,我国公路建设的规模日益扩大,难度不断提高,公路建设对软土处治提出了更高的要求。为了满足公路工程建设的需要,我国引进、发展了多种软土处理技术,积累了一定的经验,同时也还存在一些问题。本文根据几年来亲自参与软土地基处理的经验,谈谈对软土地基处理的几点体会。

1 问题的提出

所谓软土,从广义上讲,就是强度低、压缩性高的软弱土层。在软土地基上修筑路基,若不加处理,往往会发生路基失稳或过量沉陷,导致公路破坏或不能正常使用。习惯上常把淤泥、淤泥质土、软粘性土总称为软土。软土的特性主要表现为天然含水率高、孔隙比大。含水量在34%～72%之间,孔隙比在1.0～1.9之间,饱和度一般大于95%,液限一般为35%～60%,塑性指数为13～30,我国软土多分布在江河湖海等处,但也在丘陵低洼和山区谷地赋存。由于其成因类型不同,厚度不一,性质各异,因此不能一律对待,首先应查明各地区特点和地质、土质条件,有针对性地采取有效对策,做出合理的处理。

过去在一般公路通过软土地区,由于线路等级标准不高,路基宽度窄、立交少、纵坡要求不严,且多低路堤,故对路基大部分地段处理工程少,仅对桥头高路堤部位重视些。但从高速公路出现后,因要求全立交、桥涵通道多,路堤高度多超过软土填土极限高度。加之软土中含有大量亲水胶体微粒,土体多呈海绵状结构,因其孔隙比大、含水量多、透水性小、抗剪强度低、压缩性强在路堤高填土的自重作用下,要经过较长时间才能压密稳定、因此其沉降稳定要花费长时间。此外软土结构在大交通量、重载车辆的作用下,路基容易产生侧向膨胀挤出滑动,基底沉降现象也严重,为了增强压密稳定力度和较短时间达到最终沉降,消除侧向滑动位移,以免路堤向两侧膨胀挤出,确保路基及其外侧建筑物或其他农田、虾池、鱼塘的安全,因此必须对软基进行处理。

2 软土地基路基施工处理的基本方法

当路堤经稳定验算或沉降计算不能满足设计要求时,必须对软土地基进行加固。加固的方法很多,常用的方法有:

2.1 塑料排水板:塑料排水板是带有孔道的板状物体,插入土中形成竖向排水通道。因其施工简单、快捷,应用较为广泛。最大有效处理深度18米。

2.2 砂井:砂井是利用各种打桩机具击入钢管,或用高压射水、爆破等方法在地基中获得按一定规律排列的孔眼并灌入中、粗砂形成砂柱。由于这种砂井在饱和软粘土中起排水通道的作用,又称排水砂井。砂井顶面应铺设垫层,以构成完整的地基排水系统。砂井适用于软土层厚度大于5m时。最大有效处理深度18米。

2.3 袋装砂井:井径对固结时间的影响没有井距那样敏感。但一般砂井如果井径太小,既无法施工,也无法防止因地基變形而断开失效。因此,现在广泛采用网状织物袋装砂井,其直径仅8cm左右,比一般砂井要省料得多,造价比一般砂井低廉,且不会因施工操作上的误差或地基发生水平和垂直变形而丧失其连续性。最大有效处理深度18米。

2.4 排水砂垫层:排水砂垫层是在路堤底部地面上铺设一层较薄的砂层。将水从砂层中排出去。最大有效处理深度,路堤极限高2倍。

2.5 土工织物铺垫:在软土地基表层铺设一层或多层土工织物,可以减少路堤填筑后的地基不均匀沉降,又可以提高地基的承载能力,同时也不影响排水。对于淤泥之类高含水量的超软弱地基,在采用砂井及其他深层加固法之前,土工织物铺垫可作为前期处理,以提高施工的可能性。

2.6 预压:在软土地基上修筑路堤,如果工期不紧,可以先填筑一部分或全部,使地基经过一段时间固结沉降,然后再填足和铺筑路面。最大有效处理深度30米。

2.7 挤实砂(碎石)桩:挤实砂桩是以冲击或震动的方法强力将砂、石等材料挤入软土地基中,形成较大的密实柱体,提高软土地基的整体抗剪强度,减少沉降。最大有效处理深度20米。

2.8 旋喷桩:利用工程钻机,将旋喷注浆管置入预定的地基加固深度,通过钻杆旋转,徐徐上升,将预先配制好的浆液,以一定的压力从喷嘴喷出,冲击土体,使土和浆液搅拌成混合体,形成具有一定强度的人工地基。最大有效处理深度20米。

2.9 生石灰桩:用生石灰碎块置于桩孔中形成桩体,称为生石灰桩。最大有效处理深度20米。

2.10 换土:采用人工或机械挖除路堤下全部软土,换填强度较高的粘性土或砂、砾、卵石、片石等渗水性材料。最大有效处理深度3米。

2.11 反压护道:反压护道是在路堤两侧填筑一定宽度和一定高度的护道。它利用力学平衡以保持路基的稳定。

3 施工现场常用处理软土路基方法

在施工中经常碰到的情况多数不是软土地基,因为如果有软土地基一般情况在设计时应该根据地质资料,提出处理方法。多数情况是有局部地段地质情况和原来设计不同,出现局部地基承载力达不到设计要求,或者由于局部地段含水量过大(原有排水系统不畅,原有地基土质渗水性不好)造成地基软弹(翻浆,弹簧土地段)。根据出现的这些情况一般常用的方法主要有:

3.1 换填。这是最常用的方法。这种方法最大有效处理深度3米。采用人工或机械挖除路堤下全部软土,换填强度较高的粘性土或砂、砾、卵石、片石等渗水性材料。换填的深度要根据承载力确定。

3.2 抛石填筑。就是在有软土或弹簧土以及有积水的路段填石头,填石的高度以露出要处理的路段原有土层(或积水)高度为宜。在填石的过程中注意一定要用推土机把石块压实,不能出现软弹现象。然后再填筑土方。

3.3 盲沟。就是在要处理的路段根据要处理的路段的长度,在横向或纵向挖盲沟,盲沟通常用渗水性大孔隙填料或片石砌筑而成。也可以填入不同级配的石块起到排水的功能。注意盲沟的出口要与排水沟连接,以便把路基中的水排出路基。

3.4 排水砂垫层。排水砂垫层是在路堤底部地面上铺设一层砂层,作用是在软土顶面增加一个排水面,在填土的过程中,荷载逐渐增加,促使软土地基排水固结渗出的水就可以从砂垫层中排走。为确保砂垫层能通畅排水,要采用渗水性良好的材料。砂垫层一般的厚度为0.6～1.0米。为了保证砂垫层的渗水作用,在砂垫层上应该填一层粘性土封住水不让水返上路基。在路基两侧要修好排水沟,通过砂垫层渗出的水通过排水沟排出路基外,保持路基的稳定。

3.5 石灰浅坑法。由于粘性土含水量影响,施工中经常出现“弹簧土”松软现象。一般较轻的可以采用挖土晒干,敲碎回填的方法:“石灰浅坑法”可以用于各种不同面积的路段(就是说大面积可以使用,小面积也可以使用)。具体做法是:挖40～50cm方形或圆形,深一般1m上下的坑,清除坑内的渗水(最好挖好坑后,第二天清除渗水),放入深为坑深1/3的生石灰,即可回填碾压。坑的行距和坑距在轻度弹簧路段为5～6m,在严重弹簧路段为3～4m。

4 结语

软土地基有极大的危害性,如果不处理或处理不当,就会造成地基失稳,使构造物沉降过大或不均匀沉降,对构造物造成不同程度的危害,本文以上介绍的只是工地常用的几种处理软土地基的方法,具体施工还要根据工地的实际情况来选用,有时几种方法可以交替或一起使用。