软土路基常用处理办法及适用范围

乐浩

软土路基常用处理办法及适用范围

乐浩

（安徽省建筑设计研究总院股份有限公司，安徽 合肥 230000）

沿海、沿江地区由于地下水位较高，地基土常年被水浸泡，地质中常存在淤泥质土、淤泥等软弱土层。这些区域路基土层原始地基承载力低、压缩性大，容易造成路基沉陷、滑移，施工中应首先对该类土层进行加固处理。采取适宜的处理方法不仅能节省工期，还能节约工程造价。

淤泥质土；淤泥；处理方案；适用范围

淤泥质土、淤泥为最常见的软弱土层，呈流塑、软塑状态，最明显特征为含水量大、孔隙比大、可压缩性高、承载力低。在软土层上修建道路，如果不能采取有效、妥善的处理措施，道路会在路基堆载过程中发生沉陷、失稳现象。即使勉强道路路基堆筑成功，道路也会在路堤荷载、车辆荷载等长期作用下发生整体沉降、局部沉降、滑塌等病害，从而导致路面开裂、管道断裂、路面整体塌陷，影响道路正常使用以及行车安全。

目前，国内常用的淤泥质土层、淤泥层处理办法有堆载预压排水固结法、真空预压法、强夯法、水泥搅拌桩、真空联合堆载预压法及刚性桩复合地基等。

1 软土地基处理原则

软土地基处理原则包括：①确保地基处理后满足本工程建设的承载力要求、工后沉降要求以及稳定性要求；②确保地基处理后满足国家《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》《建筑地基基础设计规范》《建筑地基处理技术规范》等相关规范的要求；③结合不同结构形式、不同结构部位、不同类型荷载及不同埋深等因素，因地制宜地综合分析、比较，从而确定出可靠度高、施工进度快、造价经济的软土地基处理方案；④采用的软基处理措施施工工期能够满足总的施工进度要求。

2 常用处理方案对比

2.1 堆载预压排水固结法

堆载预压法是一种常用的、传统的做法，也是较为经济的一种软土地基的加固方法。其原理是在软土地基表面堆填路基材料，经一定时间重力作用，软土中部分水分和空气被挤压出来，土壤颗粒靠拢，密实度增大，含水量减少。通过在软土层中铺筑一定长度的排水板或砂井，形成竖向排水通道，缩短排水距离，有效提高土体固结速率，使其孔隙比减小，抗剪强度提高，以达到提高地基承载力、减少工后沉降的目的。

2.2 真空预压法

真空预压法是通过预先在软土内施加预压荷载和在软土中插设一定深度和间距的塑料排水板形成竖向排水通道来加速软土孔隙水的外排和软土的固结沉降，通过射流泵将土层中空气抽出形成负压，从而达到提高软土强度和降低其工后沉降及差异沉降的处理目的。真空预压的预压荷载为抽真空形成的负压，可一次性、连续施加，预压期间不存在稳定问题。

2.3 强夯法

强夯法是利用起重设备将重锤升至一定高度，然后让重锤自由下落，在重锤的自身重力及冲击力下使土体密集、水分排出。

强夯法的施工原理具体为：冲击过程中，首先其动力使饱和土液相的比例减少。在冲击过程中，土体有效应力随超孔隙水压力逐渐增长而减少。再冲压饱和土时，地基中会产生很大的拉应力，水平拉应力使土体产生一系列的竖向裂缝，使孔隙水从裂缝中排出，从而加速土体的固结。冲压使土体中气体释放，因冲压产生的热能传入饱和土中的封闭泡移动，加速可溶性气体从水中释放并逐渐从地表溢出。从而达到密实地基土层、提高地基承载力的效果。

2.4 水泥搅拌桩法

水泥土搅拌桩是根据复合地基理论，通过在软弱地基中增设竖向增强体，主要是以水泥作为固化剂，利用搅拌机将水泥喷入土体并充分搅拌。在水泥与土发生一系列物理反应、化学反应后，地基中附加应力重新分布，使土体固结，形成具有整体性、水稳定性和一定强度的水泥土桩，从而提高地基的强度，并减少其压缩性，达到提高地基承载力、减少土层工后沉降的目的。

2.5 真空联合堆载预压法

真空联合堆载预压法是将真空预压与堆载预压相结合的一种工艺方法。通过抽真空结合膜上覆水、覆土等方式，从而达到并远远超过真空射流泵只能提供80～90 kPa的真空度压力，进而加快土体固结、缩短工期、提高地基承载力。

2.6 刚性桩复合地基

刚性桩复合地基是在地基中置入刚度很大的桩，如预应力管桩、预制方桩，对不满足承载力或变形要求进行加固而形成的一种人工地基。刚性桩复合地基是通过刚性桩穿越软土层，将上部荷载直接传递到深层较好的持力层及将上部荷载通过桩身与周边土层作用的摩擦力相抵消，从而达到减少路基下压缩性大的土层承担的附加应力，最终达到减少地基工后沉降和提高地基承载力的目的。

3 各种处理方案的优缺点及适用范围

堆载预压排水固结法需要大量的堆载土石方，堆载填土可以结合路堤填土同步施工，减少后期卸载土方量。该方法工期较长，一般至少需要6个月，根据工后沉降要求，可能需要一两年甚至更久，对高填方路堤需要根据稳定性要求进行分级加载。该方法造价低、工序简单，在堆载完成后，除安排经常对沉降、稳定进行观测的人员外，无需其他人力资源。因此本方法适用于工期要求不紧张、工程造价低、路堤式路基地段，对各类土层均可用。

真空预压法是由排水系统、密封系统、抽真空系统组成。排水系统分水平排水系统、竖向排水系统，竖向排水系统同堆载预压一样一般通过在土体中插入排水板或砂井，水平排水系统一般为砂垫层；密封系统主要由表层密封膜及四周密封沟组成；抽真空系统采用射流泵将土体中空气抽出，目前能维持的真空膜下真空度一般在85～90 kPa，处理后一般地基承载力在80 kPa左右，因此对于高填方路基（高度大于 4 m时）处理后承载力不足以满足工程要求。同时射流泵需长期不停运转，需要在施工现场引入电力。但该方法施工工期快，一般满负荷抽真空90 d左右即能达到设计固结要求，同时真空预压因为在原始地面上施工，不需要堆载土方，不存在稳定问题。但真空预压技术难度大，对密封效果要求高，如果密封效果不佳就会造成漏气、跑气，使真空膜下真空度大打折扣，从而影响施工质量。因此，该方法适用于工期要求紧张、路基承载力要求不高的地段；由于对系统密封性要求高，因此不适用于土层中有透水性夹层地段或土层渗透系统大于1×10-6cm/s的路段。

强夯法影响深度一般为6～7 m，施工速度快、工艺简单、造价低，但处理深度有限，施工中噪声较大，同时由于挤土效应施工中对周边构筑物影响较大。因此，该方法适用于软土层较薄地段，对砂类土、碎石土、杂填土、低饱和度的粉土等效果显著，对饱和的粉土、粘土无明显加固作用。不适用于闹市区，对于周边构筑物密集地区应谨慎选用。

水泥搅拌桩处理影响深度一般能达到15～20 m，施工速度快，施工完成经过28 d养护后即能进行路基填筑施工。地基承载力可能通过桩径、桩间距进行调节，工后沉降较小，一般工后沉降可控制在10 cm左右。对淤泥、淤泥质土、素填土、中细砂、黄土层有良好的处理效果，不能用于含孤石或障碍物较多且不易清除的杂填土、硬塑及坚硬的粘性土、密实的砂类土以及地下水渗流影响成桩质量的土层。该方法单价高，用于大面积加固时工程整体造价高。因此，该方法适用于工期急、沉降要求严格的路段，如构筑物基础下及桥梁路基连接处。

真空联合堆载法是真空预压与堆载预压相结合的处理方式，处理深度大，一般可影响到20 m左右，处理后地基承载力高，效果优于单一的堆载或真空预压处理。但施工期沉降较大，从而路基沉降的预留超高较大，堆载总高度较堆载预压会更大，土料成本增加，堆载的稳定性也很难保证，一旦滑移将前功尽弃；而且真空联合堆载预压法施工技术相对复杂、施工质量控制难度较大，同时由于堆载加载因素，施工周期较长，适用于对地基承载力要求高、高路堤路段。

刚性桩复合地基施工技术要求不高、技术保障性高、施工速度快，处理后地基承载力高、工后沉降小、地基稳定性易控制。但由于刚性桩打入时有一定的挤土效应，桩基对周边影响大，且工程造价昂贵。该方法适用于工后沉降控制严格、填方高、稳定难易控制路段，不宜用于周边建筑密集区域。且该方法采用时必须注意施工顺序，应先于周边构筑物施工，避免因挤土作用对周边构筑物造成破坏。

各种处理方案工期、造价及工后沉降比较如表1所示。

表1 各种处理方案工期、造价及工后沉降比较

堆载预压真空预压强夯法水泥搅拌桩真空联合堆载法刚性桩复合地基 工期很长长短短较长短 造价低较低低高较高很高 工后沉降大大很大较小大很小

4 总结

软土路基是工程中常见的问题，软土层承载力低、含水量大、孔隙比大、压缩性大。在软土层上修建道路，如果不能采取有效、妥善的处理，道路会在使用过程中发生沉陷、失稳等现象，从而导致路面开裂、管道断裂、路面整体塌陷，影响道路正常使用以及行车安全。在各种软土处理工艺日益成熟的今天，设计与施工中应因地制宜，结合项目的特征、软弱土层特性、所在区域及周边建材供应情况、工程技术要求、工程造价等多方面因素综合考虑，选取最适宜的处理方式。适宜的处理方式，不仅能节约工程、减少造价，还能保证工程安全、缩短工期。

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U416.1

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2021.01.022

2095－6835（2021）01－0064－02

乐浩（1989—），男，安徽金寨人，毕业于合肥工业大学土木工程专业，学士，工程师，主要研究方向为道路桥梁。

〔编辑：王霞〕