软土地基的处理方法及工艺综述

何茂维，杨光飞

(中国市政工程西南设计研究总院)

软土地基的处理方法及工艺综述

何茂维，杨光飞

(中国市政工程西南设计研究总院)

摘 要:公路设计和施工的好坏直接影响到公路的质量和寿命，所以，针对软土路基不同的地质特点，介绍了几种常见的处理方法。

关键词:公路建设;软土地基;处理方法

0 前言

在路基设计和施工中，常会遇到软土地基的处理，如果软土地基的处理方法采用不当，不仅浪费了资源，起不到应有的应用，还会造成路基的破坏。因此，在路基设计和施工中，对软土地基的处理方法的选择上要特别慎重。

1 软土地基产生的原因

路基强度及稳定性与路基干湿状态密切相关，路基干湿状态是由土中含水量的高低决定的，而含水量的高低取决于各种湿源的作用和延续时间，由于路面宽，路基低，排水设施不全或失败，使得雨水和生活污水向路基内渗透，地下水位升高，路基长期处于潮湿状态，如上土的水稳定性差等原因，导致路基软化。

2 软土地基高速公路建设基本状态

针对各种高等级公路，交通部制定了公路的技术标准，公路的技术标准是国家交通主管部门颁布的法定技术准则，它是指公路路线和构造物的设计施工，在技术性能几何尺寸结构组成方面的具体规定和要求。

高速公路目前采用变形控制进行设计，为此《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》对高等级公路的工后沉降进行了规定，在路堤施工期每月沉降不超过30 cm，预压期在每月沉降小于5 mm时方可卸土进行后续施工，而在路面施工期需保证每月沉降小于3 mm。

3 软土地基处理应注意的问题

(1)路基在施工和使用期间应该是稳定的，不因填筑荷载，施工机械和交通荷载的作用引起路基的失衡、破坏，也不应由于路基的过大变形，引起桥台、涵洞、挡土墙等构造物及沿线各种设计过大的变形。

(2)在可以不进行软土地基处理的情况下，为了避免路基沉降造成涵洞、挡土墙等构造物变形破坏，首先应考虑提前填筑路基，在其充分沉降后再修筑构造物的路基施工方案。

(3)高等级公路严格限制了路基在规定每年期内的工后剩余沉降量，对工后15～20年的剩余沉降量通常采用如下标准:一般路段30 cm，桥头10 cm，过渡段坡降差小于千分之二。这样就可避免路面的变形破坏，以及连接桥梁、涵洞等构造物的引道路基产生无效沉降。

(4)在软土层较厚且沉降历时较长的地区及大范围的软土地区，有时将工后剩余沉降量控制在要求的范围内是很困难的，或者虽能控制但不经济时，则应考虑对路基进行堆载预压或超载预压，设置桥头搭板，铺筑临时性路面，加强养护等修建方案。

(5)在没有一定厚度硬土层在软土地基上，不宜直接修筑填土高度小于2～2.5 m的低路。这种低路基在交通荷载作用下，可使路面发生较大的不均匀沉降，特别是当软土层不均匀，重型车辆交通较大时，引起路面破坏。

4 软土地基浅层处理法

(1)表层压实法。当地表层软弱土层为砂土或亚粘土等，常采用表层压实加固，其处理效果主要取决于土质、含水率、分层厚度、压实机械性能和压实遍数，压实土的含水率应该控制在最佳的含水率左右，含水率偏大时采取晾晒或拌石灰吸水等方法进行预压处理，分层压实。

(2)换填垫层法。地表为饱和淤泥质粘土，一般要求挖后换填砂(砾)土、碎石、石碴、矿碴等透水性良好的材料，分层填筑采用风积砂填筑时，两侧须用含泥量小于50%的天然砂砾，填筑时宽度大于等于1 m。风积砂属于低粘性土，具有足够的稳定性及透水性，遇水不至过分泡软，沉陷量也小。

(3)抛石挤淤。一般用于当泥沼及软土厚度小于3.0 m且软层位于水下，更换软土施工困难或基底直接落在含水量极高的淤泥上的情况，抛石料一般以片石为宜，抛石通常不小于50 cm，挤淤的处治深度与抛石路堤自重所产生的地面变形有关，其实质是使土基产生整体剪切滑移破坏而达到置换软土的目的。抛石挤淤仅适用于极软塑、流塑的软土，为了在排淤中土基产生的整体破坏时，不使路堤的整体性受到大的影响，在抛石挤淤后，还应在路堤底，地表上铺设网状土工织物，为达到排水及隔离的作用，网状材料或土石布应铺在砂垫层下，砂垫层一般为30 cm厚，抛石挤淤简便、经济，但淤泥较厚时，选用此法需慎重。

(4)土工织物加筋垫层法。①土工织物加筋垫层具有一定的抵抗水平拉力的能力，即当路堤—垫层—地基产生滑动破坏时，垫层内的土工织物将提供较大的抵抗滑动之拉力，从而提高抗滑稳定性，一般说来，对于抗滑安全系数可提高0.3左右。②土工织物垫层可有效地限制和减小地基的侧向位移和剪应力，有效地降低路基的变形和阻断地下水，而土只有当剪应力大于其破坏值才会发生剪切破坏，因此土工织物加筋垫层的水平约束作用有利于增强地基的抗滑稳定性，此外侧向位移减少将使竖向沉降随之减少5%左右。③采用土工织物加筋后的垫层具有一定的抗弯刚度，当其承受不均匀压力或地基产生不均匀沉降时，可以对承受的压力进行调整，即垫层下的压力承受不同垫层顶面所受压力，使得垫层抗变形能力即受力面增大。

(5)深层处结。对于表层软土厚度大于3 m或软土层较厚，距地表较近时，或路基范围内既有较厚软土又有土质好的山丘从而产生差异沉降时，应进行深层处治。①排水固结加固法。其原理是在软基中设置袋装砂井或塑料排水板，利用路堤重量分级加载，使软土中的孔隙水排出后逐渐固结，地基因而产生压密沉降，同时地基强度也逐渐提高的一种方法，常用在人工构造物与路堤相邻的过渡段，以达到控制严格的工后沉降的要求。②土工织物加强法。近年，不少土工织物厂联合研究机构共同研发格机，铺设于软基表面，可单独使用，也可以联合使用，更多地是在深层处治后铺设，其在土工中的主要作用有反滤、排水、隔离和补强4种，可以用来有效地解决软土地基加固的难题。③袋装砂井。一般用直径70 cm塑料编制袋内装粗砂、中砂，装实后直接打入土中，在砂料就地可取的地区，是比较经济的，但应注意其直径变化，也应控制其插入长度，防止长的袋装砂井因重量大发生拉断现象，若根据设计确定需要很大砂井时，可考虑用塑料排水板或类似的复合排水体代替。砂桩中的砂粒要注意粒径粗些，杂质少些，防止堆放场地的泥土污染砂源。④塑料排水板是将100 mm宽，2～4 mm厚的塑料板插入软土层中，由于板中有深沟，土中孔隙水在受压情况下顺沟向上排除于地面以外，塑料板排水功能好坏，取决于本身质量的优劣，因此应该使用原生塑料制成，以免在施工时拉断或折裂，其次插入土中时应按设计要求位置和深度垂直而下，不要让其偏斜和减短。

5 软土路基施工工艺

(1)水泥掺量。换填土的强度过高或过低，都会使其内部及四周结构产生附加应力和变形，造成路面危害，因此应与原路基保持基本一致。

(2)换填深度。开挖过程中可以观测到，随着深度的增加，坑壁四周路基土的密实度逐渐降低，含水量逐渐增大，上部1.0～1.2 m范围内的密实度高含水量小，并且有明显的分界线，表明路基工作区深度为1.0～1.2 m。当软土路基较薄，有硬底时，消除后直接换填，当软土路基较厚，应挖到坑底土与四周路基相同土层的密实度一致时的深度，一般为1.0～1.2 m，当坑底土过湿时，下挖到保证上部回填压实时不出现“弹簧”的深度，一般为0.4～0.5 m，总的换填深度1.4～1.7 m。

(3)压实。压实功愈大，分层愈多愈容易出现弹簧，由于对工作区以下密实度的要求相对较低，故采用挖掘机铲斗击打配合双向振动平板夯压实。待具有一定强度后再进行工作区域范围内的换填，尽可能采用胶轮压路机碾压，边角用双向振动平板夯压实，压实度大于等于95%。

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［1］李洪志，韩邵铎.简述公路软土基常用处治方法［J］.民营科技，2008，(3).

［2］陈珍.高速公路软土地基常见的处理方法［J］.黑龙江交通科技，2010，(10).

［3］孙伟志.公路施工软土地基常见的处理方法［J］.黑龙江省交通科技，2010，(5).

中图分类号:U416.1

C

1008-3383(2011)06-0121-01

收稿日期:2011-05-28