浅析公路软土地基的加固与处理

2015-04-23王光宇

科技视界 2015年11期

王光宇

（静宁县交通运输局，甘肃静宁743400）

0 概述

在我国很多湖泊、沼泽地带分布有近代沉积的软土，软土亲水性强而透水性差，具有明显的方向性，其固结时间较长；由于软土的孔隙较大，所以土粒间连接结构不稳定，具有高压缩性特质；软土和沼泽在没有被破坏之前，具有一定的结构强度，但是一经破坏，强度就会迅速降低，当静置较长时间时，其强度又会慢慢恢复，触变性越大，强度降低越明显。由于软土特殊的物理特性和力学特性，在此基础上修筑路基，可能出现有害的过大的变形和强度不够等现象，导致路基、桥涵出现下沉、裂缝甚至破坏等问题，主要表现为：由于道路等级高，路堤填土高，引起路基的沉降，路堤的失稳；桥头路堤和桥台的沉降差，在高速行使下，引起跳车；软基沉降量超出施工后允许范围；软基上结构物的沉降、涵管弯曲。

为确保路基的稳定性，在软土之上修筑路基，就一定要采取相应的加固措施进行处理，其处理的目的主要是改善地基土的工程性质，达到满足建筑物对地基稳定和变形的要求，包括改善地基土的变形特性和渗透性，提高其抗剪强度和抗液化能力，消除其他不利的影响。

1 软土地基上堤防失稳的破坏机理

引起软土地基上堤防滑动破坏的根本原因，在于软弱地基中某个面上的剪应力超过了它的抗剪强度，稳定平衡遭到破坏。主要有两方面因素：

①由于剪应力的增加，例如大堤施工中上部填土荷重的增加；降雨使土体容重增加；水位降落产生渗流力；地震、打桩等引起的动荷载等。

②由于软土地基本身抗剪强度的减小。例如孔隙水应力的升高；气候变化产生的干裂、冻融；粘土夹层因浸水而软化以及粘性土的蠕变等。对堤防工程进行稳定分析时，通常是将假想滑动面以上土体看作刚体，并以它为脱离体，分析在极限平衡条件下其上各种作用力，并以整个滑动面上的平均抗剪强度与平均剪应力之比来定义它的安全系数，即：T1Fn＝F。式中：Fn——堤防稳定安全系数；T1——滑动面处土体的平均抗剪强度；T——作用于滑动面上的平均剪应力。Fn＞1土体处于稳定状态；Fn＜1土体处于滑动状态或有滑动的趋势；Fn＝1，土体处于临界状态。

因此，要使处于滑动状态或有滑动趋势的土体达到稳定状态，必须Fn＞1堤防：工程等级不同，Fn取值也不同，通常1.05～1.30之间），通常有两种方法：

①提高土体的抗剪强度，使孔隙水应力充分消散，如对地基进行加固等；

②减小作用在土体上的剪应力，如减小堤防的横断面积，尽量避免对堤防的扰动等。第一种方法在工程中被广泛采用。

2 软土地基的处理要求

（1）软土地基施工安排提前施工，因为路堤完工要预留沉降期，一般不少于6个月，为保证路堤稳定性，沉降期内不应有任何施工作业。

（2）地基固结度要达到设计规定值，修筑路面结构之前，要确保路基沉降基本趋于稳定。

（3）软土路基施工路段要实时做好必要的沉降和稳定性监测工作，通过监测数据严格的控制填料施工的加载速度。具体要求如：监测沉降板要安装在路中线上，间距200m纵向设置一个，在桥头和引道部分，应该安装在路中线和两侧路肩边缘线上，第一块沉降板设在距桥台背10m处，其余应在50m处设置一道。

（4）软土地基的处理方法的运用范围、施工规定、质量检验方法等，应该符合现行公路软土路堤设计和施工的技术规范要求。

（5）软土地基在填筑路堤时，要注意分层，在接茬处要做成错台形状，台宽不宜少于2m。

3 软土地基的加固与处治方法

3.1 深层水泥搅拌桩

3.1.1 施工准备

施工前应平整场地，清除地上及地下障碍物，遇有池塘或洼地应首先清淤，回填粘性土料并予以压实。针对深层水泥搅拌桩工程量大，工期紧的情况，选用ST-1型、PS-5型深层搅拌机，每台搅拌机必须配备注浆自动记录设备，并能打印出相关数据。

3.1.2 施工过程

在搅拌桩正式开工前，应根据地质情况选取代表性工点，做不少于五根的工艺性试桩，以便取得符合设计要求的工艺控制数据，其中包括制浆工艺、水灰比、注浆压力、提升时钻头反转速度、搅拌遍数、单位时间注浆量、每延米注浆量等数据，并经质量检验合格后，写出试桩总结，方能正式开工。取得的各项数据，应作为施工的控制依据，作为操作规程，严格认真执行。采用“2喷3搅”的施工工艺，2喷就是2次喷浆；3搅就是3次搅拌，上下一次为一搅。

3.1.3 施工工艺质量控制措施

水泥搅拌桩的桩位偏差不得大于5cm，桩身垂直偏差不超过1.5%，施工中应对桩机的定位及垂直度进行认真检查并填写检查记录表。水泥搅拌机的喷浆提升速度、搅拌次数、喷浆压力等必须符合工艺要求，并有专人检查并记录，当因故停止喷浆时，应将搅拌头下沉至停浆点以下0.5m处，待恢复供浆时再喷浆搅拌提升，并在记录中记明这种异常情况及其深度。搅拌机预搅下沉时不宜冲水，当遇到硬土层搅拌下沉太慢时，方可适量加水，但冲水对桩身强度有较大影响，应加大喷浆量，增加复搅遍数。当水泥浆到达喷浆口后应喷浆搅拌30秒，在水泥浆与桩端土充分搅拌后，再提升搅拌头，边喷浆、边提升、边旋转搅拌，提升到原地面下30～50cm时，不停浆原地搅拌30秒钟后再下沉搅拌。

3.2 塑料排水板

3.2.1 施工准备

清理地面障碍物，清除表土并修筑路拱，平整碾压。同时根据地下水位高度，在路基两侧挖排水沟，必要时用水泵抽水以降低水位。铺设砂垫层，砂垫层采用洁净的中粗砂，含泥量不大于3%。砂垫层厚度均为50cm，分两层施工，下层30cm，上层为20cm，处理宽度每侧宽出路堤坡脚外0.5米，砂垫层虚铺厚度以15～20cm为宜，摊铺后洒少量水，分层压实。砂垫层无明显粗、细粒料分离，最大粒径不大于5cm。

3.2.2 铺设土工格栅

所用的土工格栅为加强型双向钢塑100%聚丙烯连续长丝非编制针刺土工格栅，每延米纵横向拉伸屈服力均为40kN/m，屈服伸长率≤3%。土工格栅应在平整好的厚30cm砂垫层按路基宽度全断面铺设，铺设时，土工织物应拉直平顺，紧贴下承层，无扭曲、折皱、重叠现象。在斜坡上摊铺时，保持一定松紧度。

3.2.3 塑料排水板施工工艺

采用塑料插板机施工，按设计的孔位布置，施工工艺流程为:整平原地面、摊铺下层砂砾垫层、机具就位、塑料排水板穿靴、插入套管、拔出套管、割断塑料排水板、机具移位、铺设土工格栅、再摊铺上层砂砾层。

3.2.4 施工方法

清理地面障碍物，清除表土并修筑路拱，平整碾压，达到设计的排水坡率。在修筑好的路基预拱坡面上按设计要求铺设厚30厘米的下层砂砾垫层。利用插板机将排水板按设计位置插入软土地层，根据插板机的进尺深度来测量塑料排水板的深度，直至达到设计值。塑料板插好后，拔出套管，割断顶部塑料排水板，插管形成的孔洞用砂填塞。机具移位后，进行下一根施工。