浅析软土路基的处理方法

刘晓冬

（中铁十五局集团有限公司，河南 洛阳 471003）

1 软土的特性

软土是指滨海、湖沼、谷地、河滩沉积的天然含水量高、孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低的细粒土。软土的成分变化很大，它们不仅含有碎屑物质,而且还含有大量的化学成因物质(碳酸盐、蒸发盐等)和生物成因物质(腐殖泥等),其物质来源与周围岩性基本一致，在静水或缓慢的流水环境中沉积面成，沉积物常带有粉砂颗粒，呈现明显的层理。因此，软土的地区差异性很大。大量的研究和实践表明，软土具有以下共性:

1.1 含水量较高、孔隙比较大。其原因是软土的成分主要由粘土粒组和粉土粒组组成,并含少量的有机质。

1.2 具有触变特征。当原状软土受到扰动(搅拌、挤压等)以后，结构连接受到破坏，土的强度显著降低。其灵敏度一般在3-4之间，个别高达8-9。

1.3 具有明显的流变性。在荷载的作用下，软土承受剪应力的作用产生缓慢的剪切变形，并可能导致抗剪强度的衰减，并在主固结沉降完毕之后还可能产生可观的次固结沉降。

1.4 高压缩性。软土的压缩模量Es<4MPa，大部分压缩变形发生在垂直压力为100kPa左右，作为地基时的沉降量很大。

1.5 低强度。软土多属近代水下细颗粒沉积土，其天然排水抗剪强度一般小于20kPa，有效内摩擦角仅为几度甚至接近于零。软土抗剪强度试验值与试验方法、排水条件等密切相关，如采用固结快剪，则粘聚力和内摩擦角将比快剪指标大。

1.6 渗透性小。一般竖向渗透系数在(10-6～10-8cm/s)之间，但其水平向的渗透系数较大，特别当含有水平夹砂层时更为显著。

1.7 不均匀性。由于沉积环境的变化，粘性上层中常局部夹有厚薄不等的粉土(砂)，使水平和竖向分布有所差异，作为地基则易产生不容许的差异沉降。

2 处理方法

2.1 换填土层法

换填土层法，即采用相应的处理方法，将基底下一定深度范围内的软土层挖去或挤去，换以强度较大的砂、碎(砾石)、灰土或素土，以及其他性能稳定、无侵蚀性的土类，并予以压实。

2.1.1 开挖换土法

当采用挖掘机械，铲除软土层厚后换填好土，分层压实的方法称为开挖换土法。

根据换土范围大小可分为全部挖除换土法和局部挖除换土法。前者把软土层全部铲除换以好土，适用于软土层厚度小于2m的地基；后者适用于软弱层较厚，特别是上部软土层较下部软土层强度低得多，有可能发生滑动破坏或沉降量过大等情况的地基。

其施工要点：选择良好的填料：应选择强度较大、性能稳定的填料。当软土地基中地下水位较高时，应选择具有良好排水性能的砂、砂砾等粗粒料作为填料，以便处于地下水位以下的地基仍能保持有足够的承载力。

2.1.2 强制换土法

该法是指把好土直接铺撒在软土地基表层，靠土的自重将软土挤向周围,从而换上好土的施工方法，也叫挤出换土法。这种方法对于薄软土层特别有效，对于厚软土层，视工程种类及加固目的，有时也仍然是一种有效、经济的方法。

施工时，应从路中线逐渐向两侧填筑。当软士的挤出受阻时，应及时除去路堤两侧隆起的土，同时在路堤上面加载超压。应当注意：对于宽路堤，由于软土厚度不一致，若在路堤下面残留部分软土，完工后会产生不利的不均匀沉降。

2.1.3 爆破换土法

爆破换土法是把炸药装入软土层，通过爆破作用将软土挤出的方法。

2.2 挤密法

挤密法以增大密实度为目的。对软土地基加固处理方法可分为三类：一是在地基表面预施静载压力,加速地基(包括路基)完成沉降,达到趋于稳定,这类方法有反压护道法和堆土预压法。二是在地基表面预施冲击动压力,同样达到完成沉降变形,增大地基土密实度,这类方法称重锤穷实法。三是深入地基内钻挤成桩孔,灌以固化剂与软土混合,组成复合地基,此类方法称深层拌和法。

2.2.1 反压护道法和堆土预压法

反压护道法主要指路堤在施工中达不到要求的滑动破坏安全系数时,反压主路堤两侧,以期达到路堤稳定的一种处理方法。堆土预压法是指在正式施工前或施工工期内允许的前提下，在软土地基表面预先堆土加压，加速地基的下沉和软土固结，通过挤密增大土体密实度，提高土的抗剪强度。在施工过程中必须注意：避免一次性高堆填，应分层填筑、分层碾压至规定的密实度。每层铺筑要有一定的向外倾斜坡度，以利排水。

2.2.2 重锤夯实法

重锤夯实法,一般是以锤底直径为1～1.5m，质量为1.5t或稍重的重锤,从落高为2.5～4.5m处落下，夯实地基。重锤夯实法加固地基，可提高地基表层土的强度，降低地表的湿陷性并减少表层土强度的不均匀性。重锤夯实法适用于地下水位0.8m以下稍湿的一般粘性土、砂土、湿陷性黄土、杂填土等。

2.2.3 深层拌和法

在地基的成孔桩中,将石灰或水泥等固化剂与土基软土搅拌、混合处理的方法称为拌和法。它可分为表层土拌和法和深层 (深度超过20m)拌和法。

在施工前,要确定固化剂的种类,（水泥、石灰、水泥浆及其他复合材料）；根据设计强度的要求,选取施工地段有代表性的土进行固化剂配合比试验,确定施工时固化剂的掺配量；检查施工机械运转是否正常,特别是固化剂的排送量,以保证固化剂配比正确。

2.3 化学加固法

利用化学溶液或胶结剂，采用压力灌注或搅拌混合等措施，使土颗粒胶结起来，达到对软土地基加固的目的，称为化学加固法，又称胶结法。

化学加固法所采用的化学溶液主要有：以水玻璃溶液为主的浆液；以丙烯氨为主的浆液；以纸浆溶液为主的浆液以及水泥浆液。目前以水泥浆液使用较多。化学加固法的施工工艺主要有高压喷射注浆法和深层搅拌法两种。

2.3.1 高压喷射注浆法

所谓高压喷射注浆，就是利用钻机把带有喷嘴的注浆管钻进至土层的预定位置后，以高压设备使浆液或水成为20Mpa左右的高压流从喷嘴中喷射出来，冲击破坏土体。使土粒在喷射流的冲击力、离心力和重力等作用下，与浆液搅拌混合，并按一定的浆土比例和质量大小有规律重新排列。浆液凝固后，便在土中形成一个固结体。

2.3.2 深层搅拌法

深层搅拌法是利用水泥、石灰等材料作为固化剂，通过深层搅拌机将软土和固化剂强制搅拌，利用固化剂和软土之间的一系列物理-化学反应，使软土凝结成具有整体性、水稳性和一定强度的优质地基。

2.4 排水固结法

饱和软土在荷载作用下，排水固结，抗剪强度可得到提高，以达到加固的目的。此法常用于加固湿软地基，包括天然沉积层和人工冲填的土层，如沼泽土、淤泥及淤泥质土、水力冲积土等。排水固结法中目前常用的施工方法有砂垫层法、砂井排水法和塑料板排水法。

2.4.1 砂垫层法

砂垫层是指作为湿软土层地基固结所需要的上部排水层，同时又是路堤内土体含水增多的排水层。砂垫层的作用是加速软弱土层的排水固结，从而可提高承载力，减少沉降量，同时可防止冻胀，消除膨胀土的胀缩作用，也可处理暗穴。砂垫层厚度,一般在0.5～1.0m之间，太厚施工困难，太薄效果较差。砂料以中粗砂为宜，要求级配良好，颗粒的不均匀系数不大于5,含泥量不超过3%～5%。

2.4.2 砂井排水法

砂井排水法是在湿软地基中人为地设置垂直排水砂井，缩短排水距离,减少固结时间，以达到提高地基抗剪强度的一种方法。砂井的布置要根据对地基的固结率和固结度的要求，确定砂井的直径、间距、深度，并布置砂沟或砂垫层。砂井排水法的施工：在砂井施工前先在地表均匀地铺设一层约0.5～1.2m的砂垫层。砂井的布置可分为梅花形和正方形两种。砂井位置确定后要做好标记。施打砂井施打方法有打入式、射水式、螺钻式和袋装式。

[1]魏雪巍.丹庄高速公路软土地基的处理方法.辽宁交通科技，2004，（7）.

[2]唐华，钱立新.软土路基处理方法综述.北方交通，2006，（8）.