浅谈公路软土地基加固处理方法

黄磊 李东 李锐

（大连开发区规划建筑设计院，辽宁 大连 116000）

1 前言

软土一般指天然含水量大，压缩性高，承载力低的一种软塑到流塑状态的粘性土。交通部颁布的《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》(JTJ017-96)，将软土的划分标准采用天然含水量的质量分数≥35%或液限、天然孔隙比≥1.0、十字板剪切强度<35kPa等3项指标。凡符合以上3项指标的粘性土均为软土。

大连地区由于河流冲积和海潮的进退作用，在部分滨海区域沉积了厚层的海陆交互软土。随着城市化发展，填海造地的面积越来越多，在填海陆地的修建的道路越来越多。由于软土沉降稳定要花费较长时间，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，基层沉降现象也较严重。因此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安全，必须对软基进行浅层或深层处理。

2 软基处治方法

软基处治方法归纳起来有五大类，即置换、排水固结、振动挤密，胶结和加筋。这些方法在公路工程方面经过多年来的优选和实践，已经确认其技术可靠、经济适用、施工容易、效果显著，故值得推广应用。

2.1 浅层处治

浅层处治适用于表层软土厚度小于3m的软土路段。

2.1.1 砂垫层：用于软土层距地面不深且厚度较薄时，不必采用深层处治或仅用堆载加压即可使其达到沉降稳定的情况。

砂垫层的作用是为了加固地基和增强排水，因此砂垫层的质量很重要。它取决于砂粒大小和含泥量多少，一般以中、粗砂和含泥量少于3%(质量分数)为宜，同时又应注意其厚度和设置位置，目前厚度多控制在50～80 cm，改变了过去仅用30cm的状况。其原因是地基原地面施工前虽然平整，但不一定理想，如出现凹凸不平，其厚度不尽人意等情况。当路段采用砂路堤且砂本身粒径和纯净度良好时，不必再专门铺砂垫层。

2.1.2 换填：当软土层距地面较近，厚度较薄，地面上有鱼塘、虾池或稻田时，往往表面存在有淤泥，此时可直接将这些淤泥、软土挖掉，换填以优质砂砾或适宜的选料，以彻底消除其隐患。清除表层淤泥时，可采用高压水泵直接切割，再将泥浆抽掉，当地面凉晒干后，再铺筑路基。

2.1.3 抛石挤淤：一般用于当泥沼及软土厚度小于3.0m，且其软层位于水下，更换土壤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50cm，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。抛石挤淤简便、经济，但淤泥较厚时，选用此法需慎重。

2.2 深层处结

对于表层软土厚度大于3m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良好的山丘从而产生差异沉降时，应进行深层处治。

2.2.1 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。

2.2.1.1 塑料排水板：是将100mm宽、2～4mm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。因此应用原生塑料制成，以免在施工时拉断或折裂；其次是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。

2.2.1.2 袋装砂井：一般用直径70cm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。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。

采用上述两种材料一般均能起到排水固结作用，且由于其单价低，施工简单，操作容易，效果良好，已成为公路软土地基深层处治的常用方法，但该方法施工周期较长。

2.2.2 土工织物加强法：采用编织土工布和土工格栅，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。一般在铺设时采用张拉施工，并将两端锚固为佳。土工织物的作用主要表现在增加软基的稳定性，同时还起着隔离过滤、保持路基填土纯净的作用。而土工格栅的加强度和抗滑性，也有其独到的特点。

2.2.3 复合地基法：

2.2.3.1 粉喷桩、旋喷桩都是用水泥(石灰或粉煤灰等)作为固化剂，通过深层搅拌机械，在地下深层将水泥等浆液或粉体经搅拌后产生的化学固化和物理作用形成的桩体，并与桩固的加强土体形成复合地基，以增加地基承载力、压缩模量和抗剪切力，以承担较大的荷载。

粉喷桩是用干粉与湿软土搅拌成桩，其适用的加固范围为天然含水量大于30%的淤泥质土、粘性土和粉性土地基。粉喷桩加固深度不宜大于15m，直径一般为50cm，水泥最佳掺入比应根据室内试验确定。旋喷桩是用高压旋喷水泥浆液与软土拌和形成柱体，旋喷桩直径可喷射成40～200cm的柱体，长度也可深些。

复合地基法具有施工速度快、加固深度大、效果好、能有效地解决差异沉降、对周围环境污染少等特点。因而目前较多的用于公路中结构物及结构与路基过渡段地基处治工程，尤其是工期紧迫，要求限期通车的地段。

2.2.3.2 碎石桩是利用振冲器，在高压水流下边冲边振在软土中成孔，并分批在孔内充填碎石形成桩体，与挤密土体成为复合地基。为了保证桩基质量，在施工前应作好地质勘探并取出当地土样，做室内最佳配合比试验，以确定合理固化剂掺入量。在施工时要做取芯检查或其他测试手段，如触探、荷载试验以了解其加固效果。

2.2.3.3 强夯置换法适用于软塑，流塑的粘性土等软弱地基，对于解决差异沉降效果理想。置换材料可用粒径不大于500mm，级配良好的碎石类土及砾砂粗砂等硬质材料，当处理不排水抗剪强度小于20kPa的土层时，宜选用直径较大的块石或碎石等。墩位布置对于公路这样的条形基础来说，宜按正方形、矩形或等腰三角形布置，墩的间距一般为3～6m。

强夯置换法在大连地区处理建筑地基时应用较为广泛，在道路中应用不多，因为强夯时对周围建筑物的振动影响较大，对于处理地基范围外有较多建筑物时应慎用。复合地基比之前几种方法施工时间快，效果也不错，但造价也高。

3 结语

由于软基成因类型不同，厚度不一，性质各异，因此实际处治中应查明软基的地区特点和地质、土质条件，采用针对性的有效对策。另外，一种处治措施的效果与作用是有局限性的，有时可能既要解决变形问题，又要解决强度问题，就必须采用一种以上的措施综合处治。此外，在可行的处治方案中，进行方案比选时，还应根据实际情况进行经济、技术、工期的比较，以便选择最佳方案。

[1]钱家欢等.土工原理与计算.北京：中国水利水电出版社，1996.44～237

[2]《地基处理手册》编写委员会.地基处理手册.北京：中国建筑工业出版社，1988

[3]龚晓南.高等级公路地基处理设计指南.北京：人民交通出版社，2005