软土地基处理及监测技术研究

王霞

（中船勘察设计研究院有限公司，上海　200063）

软土地基处理及监测技术研究

王霞

（中船勘察设计研究院有限公司，上海200063）

随着科学技术的不断进步，对于公路施工中的软土地基的处理已经取得了极大的进步。而软土地基技术的进步，不但直接联系到公路施工质量，同时也对后期的维护恶化安全问题有诸多影响。因此，在分析软土地基处理技术与应用的基础上，对某一具体的路堤施工监测技术进行分析，以期对后续的软土地基处理有更多的帮助。

软土地基；处理；监测技术

软土，从广义的角度来看，就是压缩性高、强度低的软弱土层。在软土地基上修筑路基，如果没有进行处理，就会出现路基失稳或者过量沉陷的问题，导致公路破坏或者是公路无法正常使用。一般将淤泥质土、淤泥及黏性土称之为软土。软土独特性在于孔隙较大，天然含水率高。其含水量在35%～72%，孔隙比在1.0～1.9，饱和度大于95%，塑性指数为13～30。所以，在公路路基的施工中，必须重视公路路基的处理及相应的监测。

1　公路施工软土地基处理技术及应用

1.1强夯法和强夯置换法

在公路施工中，可以通过强夯法来进行软土地基的处理，这是非常常见的。强夯法施工所使用的设备非常简单，同时也具备明显的效果，施工速度较快，拥有明显的经济性，使得这一项处理技术得到了广泛的推广。最近几年，在公路工程中抢行置换法也得到了一定程度的使用，但强夯法和强夯置换法的加固机理尚存在一定的差异，这样也使得应用的范围存在一定的变化，强夯置换法在黏性相对较高的地基中应用效果更为明显［1］。

1.2表层处理法

表层处理法主要是通过在软土地基表面添加材料，同时做好排水处理，这样就可以提升地基表面的强度，进而更好地处理地标软弱的情况。同时，也可以避免地基剪切变形的情况发生。在施工中，机械的使用也便于地基处理。表层处理法主要是对表层做好排水处理，同时进行砂垫。在排水过程中，应处理其中含水量较大的软土地基，并且在排水的过程中开挖一个沟槽，这样可以方便排出表层的水。布置沟槽需要合理考察当地的地形，避免出现沉降。针对含水量较大但土层本身较薄的软土地基，可以通过砂垫法来进行处理。在施工过程中，也可以通过铺设一定厚度的砂垫，来达到降低地基含水量的目的。同时，也可以对软土层做好固结处理。在施工过程中，砂垫法海可以进行样板的设放处理，并在施工过程中也可以让自卸汽车与推土机更好地进行协同作业，以保证摊铺的均匀一致。另外，严格地筛选摊铺过程中所使用的材料，才能够满足施工效果的要求。

一般主要是选择水泥稳定土和改良土等，改良土在地基中会掺入6%左右的石灰，这样的操作方式造价低、操作简单。对于水泥稳定土，可以在黄土中掺入3%～5%的水泥，但是造价相对偏高。另外，黄土中掺入10%～12%的石灰，也是较为常用的一种方式。其中，水泥稳定土主要是在工期紧迫时使用，这样可以确保在最短的时间内满足地基固化的要求。

1.3高压喷射注浆法

高压喷射注浆法是在土层预定的深度埋设带有特殊喷嘴的注浆管，然后通过高压喷射流的方式，将土体与固化浆液相互混合，是地基土体凝固硬化加固的方法。一般在黏性土、淤泥质土、人工填土、砂土等地基中使用。在意大利、日本等国家，高压喷射法发展较快［2］。

2　公路路堤施工监测技术

按照工程进港道路采用城市主干道及一级公路标准来进行设计与施工。路基全宽为33.5m，行车速度设计为60km/h，其中行车的宽度为24m/2幅，中央隔离带4m，两侧的土路肩宽0.75m。

2.1软基路堤施工沉降观测

受到路堤填土荷载的作用，地基土体的固结及侧向位移会导致竖向变形出现，从而引发地基沉降，土地本身的固结与时间有着相互的关联，而土地的侧向位移主要是在加载中及加载结束后发生的。加载路堤填土，考虑到淤泥质软土本身的渗透性偏小，其孔隙中排出水较为缓慢，地基沉降一般是因为土体侧向位移引起的，所以固结能够产生的沉降不大。另外，在加载路堤填土时，如果出现软土地基塑性变形，在很短的时间内，就会发生较大的地基沉降，增大其沉降速度，而过大的沉降速率会导致地基失稳的情况发生。所以，需要控制加载过程中的沉降观测。

工程实践表明，在加载路堤填土时，当出现15mm/d的地基沉降速率或者更大时，就可能破坏地基的稳定性。但是也有个别的情况，当处于10mm/d时，就会出现失稳的现象。所以，对于地基沉降速率产生影响的因素很多，所以生搬硬套是不安全的。地基沉降的速率还会随着压缩性、固结特性、荷载大小等情况而发生变化，对于这里所说的沉降速率的控制，也不是简简单单的一个常数。对于地基软弱但排水条件良好的区域，可以选择较大的沉降速率控制指标；如果排水条件不好，且地基相对不软弱，则可以选择较小的沉降速率控制指标［3］。

2.2K2+850断面软土地基监测试验数据分析

淤泥质软土是依托工程中最典型的软土类型，从K2+770至终点段为新建公路，沿线分布有藕池、稻田、鱼塘。K2+850断面淤泥质土呈软塑和流塑状。厚度1.5～12.0m，土质疏松，富含有机质，物理力学性能差，承载力极低，仅40～55kPa。

对于K2+850断面设计填土，其高度为5.5m，在完成了抛石挤淤之后，在次日将观测的仪器埋设完毕，开始进行观测。从路堤填土施工开始，通过半年的时间分4级间断来进行填土的加载处理，等待填土达到设计的高度之后，其填筑的曲线如图1所示。

图1　路堤填筑时程曲线

2.2.1地表沉降监测。在进行抛石挤淤处理过程中，应将3套静力水准仪埋设在奠定观测断面K2+850的两侧路肩和断面种养，然后进行沉降观测［4］。静力水准仪所测得的沉降时间曲线和沉降速率曲线见图2和图3。

图2　K2+850断面累计沉降曲线

图3　K2+850断面沉降速率曲线

在进行路堤填筑时，通过3个测点的沉降累计曲线就可以看出，随着填土高度的增加，沉降也会呈现阶梯状的增长，并且各个测点发生沉降的规律相似，在分级加载情况下，软土地基的沉降变化特点也完全反映出来。对于不同点的沉降值，就可以发现其具体的沉降情况存在一定的差异。在整个过程中，沉降值最大的是左侧的沉降板，然后是中间，右侧最小，呈现出朝着右侧倾斜的情况。这主要是因为各个测点地质条件的差异所导致的。在沉降速率曲线图中，从时间和空间的分布情况来看，其沉降速率特点如下：①在0～70d和170～190d，沉降增长最快，因为这时候填土还处于加载的状态，表明是地基失稳最频繁的阶段，需要做好观测；②与累计沉降分布的情况一致，左侧的沉降速率最大，然后是中间，右侧最小；③有2处沉降速率超出10mm/d，一处是0～10d左侧沉降板附近，其填土高度为1.4m，虽然最快的时候，其沉降速率可以达到30mm/d，但主要是因为填土的自重对于软塑状态下的淤泥质黏土的挤淤所造成的，对整体的稳定性不会产生影响；第二次是在40d时，中间与左侧的沉降速率都超出10mm/d，填土高度为2.8m，这时的软土地基接近极限应力，并且实际情况也是这样。第40天之前出现路基垮塌的情况，沉降速率接近10mm/d，这时需要停止加载，等待下降到正常值之后再开展后续的施工。

2.2.2孔隙水压力监测。图4所表示的是软土陆地中心距离地表下的3m和4m淤泥质黏土中孔隙水压力在施工中及预压阶段的实际变化情况。

图4　K2+850断面孔隙水压力曲线

从图4曲线可以看出，其孔隙的水压力变化规律如下。

第一，在3m和4m深处的孔隙水压力曲线接近于平行，两者的变化规律也是相类似的。

第二，随着路堤填土高度的增加，其孔隙水压力呈现出锯齿状的变化。在加载过程中，孔隙水压力会急剧增加，在施工停止后，孔隙水压力会逐渐恢复到初始状态，并且一致反复。但随着填土高度的增加，这一种变化会逐渐减弱，到175d时，就会完成最后一级路堤的加载，但其孔隙水压力不会出现明显的变化。

第三，在观测末期，土中孔隙水压力要比初观测值小。按照有效应力原理及太沙基固结理论，由于饱和土体受到外力的作用，超孔隙水压力全部承受最初的土中应力，而水压力值也会随之增加；随着时间的延长，超孔隙水压力会随着排水土中的水而逐渐转变成为有效的应力，降低水压力，但是因为淤泥质黏土本身的透水性较差，超孔隙水压力在土中消散较为缓慢，并且也很难降低到没有受到外力作用的水平下。其具体原因主要表现在：①孔隙水压力计本身的强度和耐久性不足，导致在观测末期已经丧失了基本的功能，对于175d附近土中的孔隙水压力变化情况无法作出准确的测量；②静水压力会随着地下水位下降而减小，这样就使得土中的孔隙水压力比最初的观测值小［5］。

从0～80d的孔隙水压力曲线来看，呈现急剧增长的有2处，即0～5d和57～60d两个阶段，这一个阶段应停止填土；在40d附近的孔隙水压力本身增长相对平缓，按照规则，可以对其继续进行加载处理，但这时的路堤已经出现失稳现象。事实表明，实时测得的孔隙水压力最好不作为软土地基控制的依据。

3　结语

公路工程施工对于社会进度与经济发展都会产生一定的影响，那么，在公路施工过程中就应重视施工质量。在公路施工过程中，难免会遇到软土地基的施工。在进行软土地基的施工过程中，就应保证施工的质量，做好软土地基的适当处理，再配合上一定的监测，就能够确保公路施工的整体质量，满足后续的运营要求。

［1］何宁，高凯，王国利.公路软土地基处理设计方法探讨［J］.现代交通技术，2010（6）：18-21.

［2］吴金火生.浅议公路施工中的软土地基处理技术［J］.中华民居，2013（2）：325-326.

［3］李爱阅.市政公路工程软土地基处理技术研究［J］.中国高新技术企业，2012（6）：93-94.

［4］黄瑞章.道路工程软土地基处理方案选择研究［D］.福州：福建农林大学，2013.

［5］陶彦.大连滨海软土地基处理方法及评价［D］.阜新：辽宁工程技术大学，2012.

Study on Treatment and Monitoring Technology of Soft Soil Foundation

Wang Xia
（Middle Ship Survey and Design Research Institute Co.Ltd.，Shanghai 200063）

Along with the advance of science and technology，processing for highway construction in soft soil foundation has made great progress.And progress of soft soil foundation and technology，not only directly link to highway construction quality，but also have many effects on later maintenance deteriorating security issues.So，based on the analysis of soft soil foundation treatment technology and application，monitoring technique for a concrete embankment construction was analyzed，in order to have more help for the subsequent treatment of soft soil foundation.

soft soil foundation；treatment；monitoring technology

TU753

A

1003-5168（2016）07-0117-03

2016-06-20

王霞（1984-），女，本科，工程师，研究方向：工程检测。