1、关于路桥软土地基处理方法的分析 摘 要 : 对于软土地基的加固处理 , 应当依据当地的实际情况 , 且采取相应适当的处理方式 ,以达到更好的结果。笔者结合多年工作实战经验，阐述了路桥工程中如何更好地处理软土地基的不同方式，仅供大家参考。 关键词 : 路桥工程；处理；软土地基；方式 1、沿海地带软土地基的特性 沿海地带软土地基分布有以下两个特点 : 一是靠近海边地带 , 因受海水潮汐的影响 , 地下水位较高 , 这些地带的软土以细粉砂层为多 , 夹杂着部分有机质土 ; 二是在水塘、盆地、地形平坦低洼地带 , 分布着成因和厚度不同的近代沉积软土 , 这些地带的软土以粉性或重粘性土颗粒为主 , 同时
2、有些也夹杂着不同成分的有机质土。以岩土工程而言 , 软土是一种特殊土 , 其物理、力学性质如下 : a) 孔隙比大 , 具海绵状结构 , e值多在 0.8 1.0之间 , 大于 1.0的亦常见 ; b) 内聚力小 , 抗剪强度低 , 快 剪试验凝聚力 C 值一般为 6kPa 7kPa, 内摩擦角 值多为 3 5, 因此土体抵抗剪切变形的能力差 , 易造成路堤失稳而滑移 ; c) 天然含水量大 , 一般为 60% 70%甚至更大 ,饱和的软粘土的天然含水量大于液限含水量 , 呈软塑状态 ; d) 富含粘性细颗粒 , 透水性极差 , 渗透系数低 , K 值一般介于 ( 3.56.5) 10 - 7
3、cm/s 之间 , 故土层中的水分排泄困难 ; e ) 具高压缩性 , 压缩系数常在 0.74MPa-1 1.54MPa-1 之间 , 属高压缩性土 , 故在公路 路堤填土自重、路面和人工构造物的加荷载作用下 , 产生的压缩 , 沉降量大 , 而且这种沉降长期难以消失 ; f) 灵敏度高 , 原状土与重塑土的十字板剪切试验二者之比的灵敏度 St为 2 8, 即容易在土的原生结构遭破坏时 , 触变性大 ; g) 固结系数小 , Cu 平均值为 1.0510 -3cm2/s, 这意味着延缓了土基的固结时间 , 而软土地区的路基稳定性要有一定的时间作保证。 由于软土具有上述特性 , 反应在地基中就会
4、出现排水不畅、透水性差、具有较大的孔隙水压力 ,土粒骨架强度降低、承载力偏小 , 在填土荷载的作用下 , 要经过长时间才能压密稳定而且会产生较大的沉降和不均匀变形。且因 值小 , 易产生侧向位移而造成滑移失稳 , 加之承载力低 , 一般不宜作为持力层。 2、软土地基在公路工程中的问题 软土地基公路 , 在桥涵构造物和高路堤地段出现的问题较多。如桥头路堤大幅度沉降 , 使桥路之间产生 “ 门坎 ”, 行车时出现 “ 跳车 ” 现象 , 既不舒适又影响行车安全 , 在高速公路上反应尤为明显。桥头高路堤还可能产生滑移 , 桥台如未考虑此因素 ,会出现开裂甚至折断现象 , 影响桥梁的寿命及其正常使用。
5、同时高 路堤地段的不均匀沉降、滑动开 裂、侧向膨胀、基底向两侧挤出等病害 , 如处理不彻底 , 会严重地影响路面的质量、行车车速和安全 ,有的甚至还会危及到附近的房屋、农田和鱼塘等。 3、软土地基的治理方法 软土地基的治理方法很多 , 在选择方案时 , 一定要结合公路自身的特点。公路是带状的建筑物 ,而软土地段并非完全集中 , 多呈断续分布 , 新线施工时 , 交通运输条件差 , 因此对施工机械、工艺流程、材料品种应力求简便易行 , 取材方便 , 以期达到效果好、工期短、造价低的目的。 3.1 砂垫 层法。即在软土层顶面铺设排水砂层 ,以增加排水面 , 使软土地基在填土荷载的作用下加速排水固结
6、 , 提高其强度 , 满足稳定性的需要(见图 1) 。 3.2 爆破排淤法。此方法就是将炸药放在软土或泥沼中爆炸 , 利用爆炸时的张力作用 , 把淤泥或泥炭抛弃 , 然后回填强度较高的渗水性土。由于此方 法易对周围环境造成污染 , 加之炸药成本日益昂贵 , 在沿海地区软基处理中较少应用。 3.3 直排水法。在地下软土层较厚 , 路堤大于临界高度时 , 公路上多采用垂直排水法来固结软土。此种方法可以将土粒空隙中 的水分排除 , 加速地层固结沉降 , 从而提高路基承载力 , 增加抗剪强度 ,也可阻止侧向滑移现象的发生。有时用此方法与砂垫层、反压护道、土工布等联合使用 , 以便更好地提高地基的稳定性
7、。垂直排水法主要有振冲碎石桩、挤密砂桩、砂井、袋装砂井、塑料排水板法等。 3.4 反压护道法。即在路堤两侧填筑一定宽度和高度的护道 , 使路堤下的淤泥或软土向两侧隆起的趋势得到平衡 , 从而保证路堤的临界高度 , 反压护道的高度一般为路堤高度的 1.2 1.3 倍 ( 参见图 2、图 3) 。 3.5 抛石挤淤法。即在路基底部抛设 一定数量的片石 , 将淤泥挤出基底范围 , 以提高地基的强度。此法适用于常年积水的洼地以及排水困难、泥炭呈流动状态、厚度较薄、表层无硬壳、片石能达到底部的泥沼或厚度为3m 4m 的软土。采用此法需要石料来源丰富、价格低廉 , 且所抛片石一般不应小于 30cm。抛投的
8、顺序 , 应先从路堤中部开始 , 中部 向前凸起后再渐次向两侧扩展 , 以使淤泥向两旁挤出 (参见图 4) 。 3.6 置换法。即将软土挖除 , 用粒粗且透水性能好的砂砾土回填 , 彻底改变土层的性质。如果软土层较薄 , 亦可掺入一定比例的生石灰 , 以 吸收土中 水分使其硬化 , 在活性钙的作用下 , 土的性质也有所改变。当地面粘性土硬壳层下伏软土层较薄时 ,要注意充分利用表面硬壳层承载力较高的特点 , 保护这层硬壳不被破坏 , 再在其上铺以 30cm 50cm 砂砾土垫层后 , 填土预压 , 亦可达到处理的目的 ( 参见图 5) 。 3.7 侧向约束法。在路堤两侧坡脚附近打入木桩、钢筋砼桩
9、或者设置片石齿墙等 , 可限制基底软土的挤动 , 从而保持基底的稳定。此方法适用于软土层较薄、底部有坚硬土层和施工期紧迫的情况。 3.8 综合加固法。即将以上加固处 理软基的方法 ,同时采用其两种以上 , 构成综合处治措施。 4、工程中软土地基的治理 在软土地基上填土存在的问题分为两大类 : 一类是稳定性的破坏 , 另一类是过大的下沉和变形。因此 , 在公路设计和施工中 , 要讨论填土的稳定性和下沉问题 , 同时还需注意对周围地基的影响。具体要注意以下几个问题 : a) 为使填土稳定 , 应优先考虑慢速填土 ; b) 施工时应根据动态观测进行稳定性沉降速度控制 ; c) 对于沉降问题 , 应尽
10、可能保证填土设置时间 , 有效地利用时间效应 ; d) 估计软基处理对工程费用影响较大时 , 应进行试验性填土以研究处治方法。 以下介绍二个工程案例。 例 1, 某路段出现了软基问题 , 分析造成该段软基的原因 , 主要是地下水位高 , 因此提出了设置砂垫层的处治措施 , 设置砂势层的厚度为 60cm。经实施后 , 效果较好 , 解决了路基松软的问题。 例 2, 某高速公路路段 , 经过一个废弃的鱼塘 ,出现了软基问题。现场调查淤泥深度为 3m 4m, 决定采取抛挤片石法 , 再在上面铺一层 50cm 的砂垫层 , 砂垫层上面再铺筑透水性良好的砂砾土 50cm。由于该处片石较经济 , 通过合并
11、处治后 , 取得了很好的效果 , 同时费用也比较低廉。 由前文的介绍和案例可知 , 进行软基处理应因地制宜 , 搞清软基成因 , 再提出解决措施 , 并尽量降低处治成本。有条件的地方 , 对软土地区的公路路基 , 应提前进行土方作业 , 采用加载预压的方法 , 使其自然沉降而趋于稳定 , 然后在稳定路基上铺筑路面 , 通车运行。这样可节省许多处治费用 ,降低公路造价。但从我国目前公路基本建设的情况看 , 凡应上马的工程项目经上级批准立项后 , 才能拨款进行征地拆迁 , 一旦开工就要尽快完成使用。 而采用自然沉降法 , 工期需延长 , 同时还必须超前对软基地段做出施工安排 , 使得经费要先拨、征
12、地拆迁要先办才能顺利进行施工 , 达到预期目的。因此 , 采用自然沉降法 , 方法虽好 , 但往往难于付诸实施。针对目前我国基建程序的具体情况 , 笔者建议 : 一方面 , 在高等级公路建设项目上开展一些试点工程 , 使采用自然沉降法的能顺利实施 , 摸索出经验 , 再逐步推广 , 这不失为一项既有创新又有实际经济效益的举措 ; 另一方面 , 对软基的处治技术 , 应投入一些资金进一步研究 , 以找到更新、更好、更快、更经济的方法。 5、结 语 软土地基在路桥工程施工中是一个经常遇到的问题 , 对软土地基的处理也提出了一系列的解决方法。由于我国各个地区地质、地貌等情况不尽相同 , 软土地基形成的机理也不尽相同 , 因此对软土地基的加固处理 , 必须依据当地的实际情况 , 采取切实可行的处治方法 , 其遵循的原则是既要保证在软土地段上修筑路桥的稳定性 , 同时又应尽可能地降低软土地段的处治成本。笔者针对我省沿海地区软土地基的特点 , 根据自己对软土地段路桥施工处治的经验 , 介绍了一些解决措施和方法 , 以供同仁参考。 参考文献 JTG F10-2006, 公路路基施工技术标准地基处理手册编写委员会 . 地基处理手册 M. 北京 : 中国建筑工业出版社 , 1995. 注：文章内所有公式及图表请以 PDF 形式查看。
