软土路基地基施工方法浅析

2010-08-15高国华

科技传播 2010年7期

高国华

中铁二十五局集团第二工程有限公司，湖南衡阳 421002

随着近几年我国经济的迅速发展，工程建设速度与规模也与日俱增，城市基础设施的投资在逐年增大，城市道路公里数也在不断增加。在道路建设时经常会遇到软土地基，特别在我国沿海地区广泛分布着大量的软土地基，在这种地基上修建道路及地下管线等地下构筑物时，经常会碰到稳定和沉降两个方面的难题。

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13.3。

1 软土路基处治的目的及方法

1.1 软土路基处治的目的

软土路基处治的目的主要是保证路基在施工及使用期间不会发生局部和整体剪切破坏，满足其稳定性要求，并且在使用期间内不发生较大的沉降和不均匀沉降，保证路面结构完整和车辆行驶平稳、安全、舒适。

1.2 软土路基处治的方法

1）浅层处理法

当地基软土层厚度小于3m且软土层在表层时，通常采用生石灰等浅层拌和、换填、抛石(堆土)等方法进行浅层处治。抛填的片石粒径宜大于300mm，且小于30mm粒径含量不超过20%。抛填时从路堤中部开始，中部向前突进后再渐次向两侧扩展，使淤泥向两旁挤出。为了在排淤中土基产生整体破坏时，不致使路堤的整体性受到大的影响，通常的做法是在路堤底、地表上铺设网状土工织物，如格栅材料或土工布，使之形成一个柔性筏基。

2）粒料桩法

粒料桩是通过置换软土，加速土基排水固结，依靠“桩”的应力集中作用3方面来共同提高稳定系数。就是把设有“桩”的范围内，土深为桩长的这一部分土体，作为桩与土的复合地基看待。粒料桩包括碎石桩和砂桩。碎石桩与砂桩多采用三角形布置，桩径采用40～100cm。道路处理宽度应保证路基下坡脚外侧至少有2排桩，当粒料桩用于防止砂土液化时，每边放宽不小于处理深度的1 /2 并不小于5m。桩长通过计算确定，最大桩距不超过5倍桩径。粒料桩对十字板抗剪强度小于10kPa的饱和软粘土地基很少采用。

3）加固土桩法

将石灰、水泥或其它某些对土有固化作用的材料，添加到土壤中用专业的机械，如深层拌和机、旋喷机械等，把软土地基局部范围的某一深度、某一直径内的软土和固化材料进行拌和，对软土进行加固，形成一根根的加固土桩，分布在路基底面及两侧，以增加路堤与土基的整体抗滑能力。改良后的加固土桩只考虑桩的置换作用、应力集中效应，进而减少总沉降。加固土桩包括水泥搅拌桩、粉喷桩和旋喷桩。

4）排水固结法

排水固结法通过在软地基中设置排水体，排水系统主要由水平和竖向排水体系构成，主要起到改变地基原有排水边界条件、缩短地基孔隙水的排水距离、加速软土地基的固结过程。排水固结法是软地基处治的有效方法。竖向排水体可选用袋装砂井和塑料排水板。早期基本采用袋装砂井来处治软土路基，效果很好。塑料排水板是一种可以代替袋装砂并加快排水固结的新型材料，作用原理和设计计算方法与袋装砂井排水法相同。设计时把塑料排水板的断面换算成相当直径的袋装砂井即可。用塑料排水板固结软土地基，做路基处理的方法具有排水固结效果好、质量稳定、施工快、成本低等优点。

5）路堤荷载预压法

路堤荷载预压法是用增加路堤荷载的方法来增加作用于地基上的总应力，加速固结沉降，同时提高地基强度的方法。为保证路堤在填筑过程中不致失稳，一般采用慢速加载法。

6）真空预压法

真空预压法，首先，在需要加固的软土地基内设置砂井或塑料排水板等竖向排水通道。然后，在地面铺设排水砂层，其上覆盖不透气的密封膜与大气隔绝，通过埋设于砂垫层中的吸水管道，用真空装置进行抽气，因而在膜的内外产生一个气压差Us，这部分气压差即为作用于地基的预压荷载，它与堆载预压不同的是真空负压是一均匀等向应力，不会产生剪应力，因而不会造成地基的失稳破坏。

7）真空堆载联合预压法

预压系统可采用堆载预压、真空预压、或真空—堆载联合预压。目前，采用真空—堆载联合预压较多。真空—堆载联合预压法是在真空预压和堆载预压基础上发展起来的新一代软基处理方法，该方法利用抽真空使加固区内形成负压区，可以加快固结沉降速度，具有缩短软土路基的预压期、确保路堤填筑过程中的路堤稳定性、减少工后沉降和提高施工质量等效果，是一种近几年常用的软基处理方法。

2 常用处理软土路基方法

1）换填。这是最常用的方法，这种方法最大有效处理深度3m。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。

2）抛石填筑，就是在有软土或弹簧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）盲沟，就是要处理的路段根据要处理的长度，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。

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0.6～1.0m。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。

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“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左右的坑，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。