浅析高等级公路软土地基的处理方法及施工措施

徐春清

【摘要】随着我国经济的迅速发展，公路的建设质量也有所提高。但在工程实践中，由于导致公路路面不平整因素较多，在长三角地带影响最大的又是软土路基，因此，我们必须要对软土地基进行处理，确保高等级公路的建设质量。

【关键词】软土地基；处理方法；施工措施

中图分类号： TU74 文献标识码： A

一、软土地基的概念：

软土地基是指内聚力小，抗剪强度低，孔隙比大，压缩性高的淤泥、淤泥质土及其它高压缩性土。软基具有强度低，压缩性大、透水性小等特点。软土地基的强度、变形随时间的变化而变化，其变化规律与土的类别、性质、边界排水条件、受荷载形式、时间等诸多因素有关，要了解软土地基的强度、变形规律就必须了解以上因素。因此修建在软土路基上的公路、桥梁等工程必须重视实地调查研究，提出切实可行的技术措施及适宜的处理方法。

二、软土路基的特征

从广义上说，软土是指强度低、压缩性高的软弱土层，可将其分为软粘性土、淤泥质土、淤泥、泥炭质土及泥炭5种类型，习惯上将前3种总称为软土。软土在我国滨海平原、河口三角洲、湖盆地周围及山涧谷地均有广泛分布。其主要工程特性为：天然含水量高、孔隙比大、透水性差、压缩性高、灵敏度高、抗剪强度低、流变性显著。

软土路基问题及其危害概括起来主要有如下两个方面：(1)强度及稳定问题。当软土路基的抗剪强度不足以承受路堤及路面外荷载时，软土路基会产生局部或整体剪切破坏，造成路堤塌方、失稳及桥台破坏。(2)沉降变形问题。当软土路基在上部荷载及外部荷载作用下产生过太的沉降变形时，会影响道路的正常使用。特别是产生过大的不均匀沉降时，会造成路面开裂破坏，结构物与路堤衔接处差异沉降，引起桥头跳车，涵身、通道凹陷，沉降缝拉宽而漏水；路面横坡变缓、积水，从而引起路面损坏等。

三、软土地区对路基的基本要求

1、路基的稳定性

在天然的软土路基上修筑路堤，当路堤填筑高度超过极限高度时，则必须对路堤或路基采取加固措施，才能保证路堤的安全填筑和安全使用。

2、路基的沉降

软土地基的路堤，即使满足稳定性要求，不发生滑塌，但施工过程中以及填筑完成后，由于软土压缩性大，软土地基在路堤自重的作用下也会产生沉降，这种沉降在相当长的时间内持续，对路面的纵横断面产生影响，难以保证其平整性，引起路面结构的破坏。

四、软土地区路基处理施工

软土地区路基处理施工，需要解决的问题是可能出现的路基盆型沉降、失稳和路、桥沉降差过大。

1、原地面处理

软土地基应根据软土的物理力学性质、埋层深度、路堤高度、材料场地条件、公路等级等因素分别采取置表层处理法、换填法、反压护道法、排水固结法及复合地基法等措施进行处理。如各项处理措施配合使用，其效果会更好。

2、路堤填筑

2.1、路堤填筑前，应排除地表水，保持路基干燥，烟水部分填土应由路中心向两侧填筑，高出水面后，按要求分层填筑并压实。

2.2、在路、桥衔接部位，路基与锥坡填土应同步填筑。碾压不易到位的边角处应用小型夯实机械按要求夯实密实。填料宜采用渗水性土，分层碾压厚度应控制在15cm左右。

2.3、软土地段路基应提前安排施工。路堤完成后应留有沉降期，如设计为规定，则不应少于6个月，沉降期内不应在路提上进行任何后续施工。修筑路面结构之前，路基沉降应基本趋于稳定，路基固结度应达到设计规定值。

3、路堤的加固处理方法

当路堤不能满足设计要求时，必须对软土地基进行加固处理。地基加固处理方法很多，归纳起来有5大类，即置换、排水固结、振动挤密、胶结和加筋（劲），细分起来约有70余种。在公路工程中经过多年的优选和实践，除在一些实验工程中选用新方法，较多的工程则选用常规的、传统的方法，即置换、固结排水和振动挤密等法。其特点是技术可靠、经济适用、施工容易、效果明显且不受时空限制，固得到推广应用。

3.1表层处理法

3.1.1、表层排水法。表层排水法是在路基填筑前，在地面开挖排水沟，以排除地表水，同时降低地基表层的含水量，确保施工机械的作业条件。为了使开挖水沟在施工中发挥盲沟的作用，常用透水性良好的砂砾回填。水沟布设应考虑地形和土质情况，保证排水通畅。水沟断面尺寸一般为宽0.5m，深0.5~1.0m。

3.1.2、砂垫层法。砂垫层法是在软土地基顶面铺设0.6~1.0m的砂垫层作为软土层固结所需的上部排水层，以加速沉降的发展，缩短固结的过程。一般用于软土距地面不深且厚度薄时，不必采用深层处理或仅用堆载加压即能使其达到沉降稳定。砂垫层的作用，为了加固地基和增强排水。砂垫层可作为路堤内的地下排水层，以降低堤内水位，改善施工时重机械的作业环境。砂垫层质量很重要，它取决于砂砾大小和含泥量多少，一般以中砂及粗砂为宜，要求级配良好，颗粒不均匀系数不大于5，且含量不宜超过3%~5%，同时又应注意其厚度和设定位置。目前厚度多控制在50~80cm，改变了过去30cm的做法。其原因是路堤原地面施工前虽平整，但不一定理想，如出现的做法凹凸不平，其厚度不尽人意，为保证安全，应适当增加厚度。同时最近有的路段地基湿软，现在原地面上铺一层山皮土，轻轻压后再在上面铺砂垫层，可充分发挥砂垫层的作用。

3.1.3、稳固剂表层处理法。稳固剂表层处理法是用生石灰、熟石灰、水泥及土壤离子稳定剂等稳定材料，掺入软弱的表层地基中，改善地基的压缩性和强度特征，保证机械作业条件，提高路堤填土的稳定及压实效果。软土地基表层处置的施工工艺与稳定土类路面基层的施工工艺基本相同。软土地基表层处理厚度应根据软土的物理力学性质而定，一般为0.3~0.6m为宜，过薄则效果差，过厚则不经济。表层处理的两个关键环节是压实与养生，用水泥、熟石灰或离子稳固剂处置土最后一次拌合后应立即压实；生石灰稳定土，必须在拌合时初碾压，生石灰消解结束后再次碾压，若压实后能获得足够的强度，可不必进行专门的养生，但由于土质与施工条件不同，处置土强度增长不均衡，则应做好7d时间的养生。

3.2换填法

还填法是将路基范围内的软土挖除，用稳定性好的土石回填。当软土距地面近，厚度较薄，甚至地面上有鱼塘或稻田，往往表面有腐泥，可直接将这些腐泥、软土挖除，还填以优质砂砾或适宜选料，以彻底消除隐患。对于清除表层腐泥时，可采取高压水泵直接将泥浆抽调，当地面晾晒干后，再铺筑路基土。换填法按排淤方式可分为开挖换填法、抛石挤淤法和爆破排淤法3种。

3.2.1、开挖换填。开挖换填在一定范围内，把影响路基稳定性的软土用人工或机械挖除，用无侵蚀作用的低压缩性散体材料置换，并分层夯实。按软土的分布形态和开挖部位，有全面开挖开挖换填和局部开挖换填。开挖换填的高度一般在2m以内。开挖的边坡应根据深度与土的抗剪强度确定，一般为1：1左右。开挖换填所用填料一般有灰土、砂卵石、碎石及工业废渣。

（1）换填石灰土。换填石灰土一般用于不渗水路基，土料就地取用粘性土打碎过筛，其粒径不大于15mm，石灰用块灰，在使用前2d~3d浇水粉化，其粒径不大于5mm；灰、土体积配合比为2：8或3：7，拌合时根据气候和土的湿度适度适量浇水，拌好的灰土颜色均匀一致，含水量以用手紧握灰土成团，用手指轻捏即碎为宜。铺设前，应将基底碾压数遍，铺土应分段分层碾压夯实。铺上的灰土当日应碾压夯实，换填完毕，不能暴露过久，应连续进行换填施工。

（2）换填砂、卵石。换填砂、卵石所用的材料宜为级配良好、质地坚硬的中粗砂和卵石、碎石，不含草根杂物，含泥量不超过3%，石子粒径最大不易超过5cm。人工级配的砂石，应将砂石拌合均匀然后再铺填压实。换填每层松铺厚度为15~20cm，施工时最佳含水量为8%~12%。

（3）换填碎石、工业废渣。换填碎石或工业废渣是目前应用较多的一种地基加固方法。实践证明，碎石和工业废渣有足够强度，变形模量大，稳定性好，地基固结快，处理后的路基沉降能达到稳定要求，一般要求碎石、废渣粒径为5~60mm，级配良好，含泥量不大于5%。

3.2.2、抛石挤淤。抛石挤淤是在路基底部抛设一定数量的毛石，将淤泥挤出基底范围，一提高地基的强度。这种方法施工简单、迅速、方便。主要适用于常年积水的洼地，排水困难，泥炭呈流动状态，厚度较薄，表层无硬壳，毛石能沉达底部的泥沼或厚度为3~4m的软土。抛投片石的大小，随泥炭或淤泥的稠度而定，对于容易流动的泥炭或淤泥，毛石可小些，但一般不小于30cm，抛投的顺序，应先从路堤中部开始，中部向前突进后再渐次向两侧扩展，以使淤泥向两侧挤出。当软土或泥沼底部有较大的横坡时，抛石应从高的一侧向低的一侧扩展，并在低的一侧多抛一些毛石。毛石抛出水面后，应用重型压路机碾压密实，并在其上铺上反滤层，再行填土。

4、排水固结法

排水固结法是在天然软土地基表层设置砂垫层等水平向排水体，在地基中设置沙井等竖向排水体，然后加载预压，使土体的空隙排水，逐渐固结，地基发生沉降，同时强度逐步提高。排水固结法具有节省土方、少占农田、经济有效等特点，可用于加固较软地基，特别适用于路堤高度大于极限高度或农田地段和填料来源困难的情况。在天然土层的水平排水性能较差垂直向较好，或软土存在有连续薄沙层时，采用此法较好。

5、复合地基法

5.1、粉喷桩、旋喷桩。它是用水泥作为固化剂，通过深层搅拌机械，在地下深层将水泥浆液或粉体经搅拌后通过化学和物理作用形成的桩体。并与桩周的加强土体形成复核地基，以增加地基承载力、压缩模量和抗剪力，可承担外部较大的何在。他们具有施工速度快、加固深度大、效果好、对周围环境污染小等特点，目前较多用于公路结构物及结构物与路堤过度地段地基处理施工，尤其是工期紧迫，要求限期通车的地段。粉喷桩和旋喷桩其作用相同，但也有不同之处，如粉喷桩是用于粉与软土搅拌成桩，其深度一般在15~20m，桩径一般在50~60cm，水泥用量掺入比为15%~20%，但最佳掺入比应根据室内实验确定。旋喷桩是用高压旋喷水泥浆液与软土拌合成为桩体，旋喷桩直径可喷射成40~200cm的桩柱体，长度也可深些。

5.2、碎石桩。它是利用振冲器，在高压水流下边边冲边振在软土中成孔，并分段在孔内充填碎石形成碎石桩柱体，与挤密地基形成复合地基。通过以往在公路路基处理中使用取得的良好效果，但使用尚不广泛。

复合地基法比之前几种方法施工时间更快，效果更好，但由于动用机械多，使用材料贵，相应造价也高。故只要时间允许的情况下，尽量以时间换金钱，少用复合地基。为了保证桩基质量，在施工前应做好地质勘探并取出土地土样，做室内最佳配合比实验，以确定合理固化剂掺入量。在施工时要保证桩基位置、数量、长度及材料质量和用量、搅拌次数和冲振情况，同时还要做取芯检查或其他测试的手段如触探、荷载实验以了解其加固效果。

软基加固处理除以上方法外还要挤密法、化学加固法、动力固结法等。

结语

纵观多年来对对高等级公路软基处理的施工，围绕解决路基沉降及路桥连接处跳车现象，先后尝试运用了多种方法，从单一的地基处理技术走向因地制宜，各种方法综合使用。但地基处理不可能完全消除工后沉降，路堤高度是影响工后沉降的重要因素，地基条件是影响地基处理效果的主要因素。因此，还需要我们在以后的路基处理施工实践中继续总结经验，以探求更好，更先進的软基处理方法。

参考文献

［1］陈加富.连盐高速公路软基处治技术探讨[J].山西建筑，2007.

［2］折学森.软土地基沉降计算[M].北京；人民出版社，1999．