公路軟基處理技術分析

梁顯超

摘要：本文分析軟基處理材料要求，闡述了公路建設中淺層軟基處理技術的種類，并對不同軟基處理方法的原理、適用條件作了分析，提出了相應的施工注意事項，為公路建設中的軟基處理提供參考。

關鍵詞：公路；軟基；砂墊層

1 前言

目前，我國公路建設發展迅速，然而軟基處理一直是公路建設中的技術難題。地形的復雜多樣決定了不同的地質狀況應采用不同的軟基處理方法，即使相同的地質情況，采用不同的軟基處理方法也會有不同的效果。在此，將符合工程施工的實際對軟基處理技術進行分析。

2 軟基處理材料要求

砂墊層砂料：采用的潔凈中、粗砂，含泥量不應大于3％ ，細度模數不小于2.7，不含有害物質。

袋裝砂井所用的砂料：應采用滲水率較高的潔凈粗砂，大于0．5mm 的砂宜占總重量的50％ 以上，含泥量不應大于3％ ，細度模數不小于3.0，有機質含量不大于1％，滲透系數不小于5 10-3cm／s。

砂井袋采用聚丙烯紡織土工布，裝砂后的砂井袋的滲透系數應不小于砂的滲透系數，裝砂袋的抗拉強度5cm 大于900N。

土工格柵材料采用聚丙烯(PP)，高密度聚乙烯(HD P E)或其它高分子聚合物并加有一定的抗紫外線防氧化助劑。性能需符合設計要求。

3 軟土地基淺層處理法

淺層處理法適用軟弱土層位于地基表面最大深度一般在5m以內，處理方法有表層壓實法、換土墊層法、土工織物加筋墊層法及重錘夯實法。淺層處理方法應利用本地資源，投入少、施工簡便、速度快、造價低，而且施工質量容易控制。

3.1 表層壓實法

當地表層軟弱土層為砂土或亞粘土等，常采用表層壓實加固，其處理效果主要取決于土質、含水率、分層厚度、壓實機械性能和壓實遍數，壓實土的含水率應控制在最佳含水率左右，含水率偏大時采取晾曬或拌人石灰吸水等方法進行預壓處理、分層壓實。

3.2 換土墊層法

地表軟弱為飽和淤泥質粘土，一般要求挖后換填砂(礫)土、碎石、石碴、礦碴等透水性良好的材料，分層填筑采用風積砂填筑，兩側須用含土量小于5 的天然砂礫，填筑時寬度≥1m。風積砂屬于低粘性土，具有足夠的穩定性及透水性，遇水不至過分泡軟，沉陷量也小；但在飽和水情況下，極易變成流動狀態，并失去承載能力，用天然砂礫進行包坡可消除風積砂的不足之處，同時可排出路基內部的多余水分，切斷毛細水發展，用于干燥地區，也可以保證風積砂土不被風刮走，從而保證路基的穩定性。挖除方法主要有挖掘機挖掘法，推土機挖除法等。

3.3 土工織物加筋墊層法

砂石墊層及含土量<5％的透水性材料仍為散粒體結構，不能受拉力，抵抗不均勻和限制水平位移的能力也有限，如若增大砂墊層的粘聚力，透水性就降低，當粘粉粒(0．075mm)含量>15 ，透水性與粘性一致，起不到排水作用。因此工程實踐中廣泛應用土工織物或土工格柵，其主要作用包括：

土工織物加筋墊層具有一定的抵抗水平拉力能力，即當路堤一墊層一地基產生滑動破壞時，墊層內的土工織物將提供較大的抵抗滑動之拉力，從而提高抗滑穩定性，一般說來，對于抗滑安全系數可提高0．3左右。

土工織物墊層可有效地限制和減小地基的側向位移和剪應變，有效地降低路基的變形阻斷地下水，而土只有當剪應力大于其破壞值才會發生剪切破壞，因此土工織物加筋墊層的水平約束作用有利于增強地基的抗滑穩定性；此外側向位移減少將使豎向沉降隨之減少5%左右。

采用土工織物加筋后的墊層具有一定的抗彎剛度，即當其承受不均勻壓力或地基產生不均勻沉降時可以對承受的壓力進行調整，即墊層下的壓力承受不同墊層頂面所受壓力，使得墊層抗變形能力即受力面增大。

土工織物加筋墊層與未加筋墊層相比，強度特性和應力一應變關系指標均有所變化，強度提高使加筋墊層的應力擴散效應更加明顯，應力趨向于均勻化有利于提高地基抗滑穩定性和減少地基不均勻沉降。

土工格柵自身具有良好的滲透性，當墊層材料滲透性不能滿足排水要求時，土工格柵加筋同時也可以改善墊層的透水性，常采用一層土工格柵加筋300mm 厚砂礫墊層替代加筋500mm厚砂礫墊層．力口筋作用，能增強土體的抗拉強度和抗變形能力，提高建筑結構的穩定性。

土工織物還可以起隔離作用，即將地基軟土墊層及路堤填料有效地分隔開來，確保墊層水平連續性，從而使砂墊層厚度可適當降低，用土工織物隔離不同的建筑材料，如土體與砂粒、砂粒與礫石、土體與砼等，可以使兩種或多種材料間不流失、不混雜，保持材料的整體結構與功能，使構筑物荷載承受能力加強。

濾層作用，土工織物具有良好的透水透氣性能，能有效地截留土顆粒，細砂、小石而濾去水流，保持土石工程的穩定，也可起排水作用。

非組合土工織物是良好的導水材料，利用它可以在土體內部形成排水通道，將土體結構內部多余水分外排。

土工織物能有效地將集中應力擴散、傳遞或分解，防止土體受外力作用而破壞，采用土工膜或復合防水材料，可有效防止其它液體的滲漏，保護環境和建筑工程的安全穩定。

4 深層軟基處理技術

4.1 袋裝砂井法

袋裝砂井法是高等級公路軟基處理中較為成熟的方法之一，采用的是袋裝砂井排水固結措施，其施工簡便，費用較低，加固效果較好。施工時將袋裝砂放入套管井內，填塞密實，逐節拔出套管，頂面鋪設水平砂墊層或排水砂溝。軟基中的水分在上部路基填土載荷的作用下，通過砂與水平砂墊層或縱橫相連通的排水砂溝相通，形成排水通道，使軟基中的水分排走，從而達到排水固結軟基的目的。

4.2 擠密砂樁法

擠密砂樁是采用類似沉管灌注樁的機械和方法，通過沖擊和振動，把砂擠入土中而形成的。擠密砂樁的主要作用是將地基擠實排水固結，從而提高地基的整體抗剪強度與承載力，減少地基的沉降量和不均勻沉降。這種方法一般能較好地適用于砂性土，不適用于飽和的軟粘土地基處理。擠密砂樁用砂標準要求與袋裝砂井的砂基本相同，不同的是擠密砂樁也可使用砂和角礫的混合料，含泥量不得大于5％。

4.3 振沖碎石樁法

振沖碎石樁和擠密砂樁不同，它不是使地基擠密，而是與周圍土共同組成復合地基。碎石樁處理軟基過程就是用振沖器產生水平向振動，在高壓水流作用下邊振邊沖，在軟弱地基中成孔，再在孔內分批填入碎石料，這時振沖器邊振動邊上拔，使得碎石料振擠密實。碎石料是被嵌入土中的。碎石料能成樁主要是依靠四周土的擁擠，以及自身碎石料振實而產生的石料之間的咬合力的作用而形成一根根直徑約為70 cm～110cm的碎石樁樁體。

碎石樁就其本質而言仍是地基的一部分，但它又能起到樁的支承作用，故而它與周圍土體共同組成的地基為復合地基。

碎石樁樁體是一種散粒體的粗顆粒料，它具有良好的排水通道，有利于地基土的排水固結。因此，在軟基處理中，特別是具有高填土橋頭等過渡路段，為了減少地基土的變形，提高地基土的承載力，增強地基土的抗滑穩定能力，采用碎石樁加固處理是較理想的方法之一。

4.4 粉噴樁

粉噴樁是利用粉體噴射攪拌機械在鉆成孔后，借助壓縮空氣，將水泥粉等固體材料以霧狀噴入需加固的軟土中，經原位攪拌、壓縮并吸收水分，產生一系列物理化學反應，使軟土硬結，形成整體性強、水穩定性好、強度較高的樁體，與樁間土一起形成復合地基，從而提高路基強度。其特點是強度形成快、預壓時間短、地基沉降量小。粉噴樁加固軟基主要適用于高含水量、高壓縮性的淤泥、淤泥質粘土及橋頭軟基的處理。有關試驗表明，一般含水量大于35％ 的軟基宜選用粉噴樁。

4.5 塑料排水板

塑料排水板是一種能夠加速軟土地基排水固結的垂直排水材料。當它在機械力作用下被插入軟土地基后，能以較低的進水阻力聚集從周圍土體中排出的孔隙水，并沿垂直排水通道排出，使土體固結，從而提高地基的承載力。

塑料排水板有復合型和單一型兩類。目前，在我國公路施工中多數使用的是復合型結構。其結構由用于濾水的外膜及形成骨架和排水通道的芯板組成。芯板是用高壓聚乙烯工程塑料制成，板面兩側沿縱向嵌有若干條不同斷面形式的排水溝槽構成排水通道。芯板表面光滑，尺寸均一，并能耐酸堿、抗腐蝕。濾水外膜為絳綸無紡土工布，

套在芯板外層，用來過濾土體中排出的孔隙水，防止芯板排水通道被粘土堵塞，保證排水通暢。

結束語

公路在通過軟土地區時，路基在施工期間的穩定性和建成后的剩余沉降，差異沉降是工程建設人員極為關注的問題，而地基處理技術是解決該問題的主要手段，目前對軟土地基處理方法很多，各有各的長處，應用時要因地制宜，結合所處路段的實際情況定出比較好的方案，并且應對復合地基選擇合適的檢測手段進行檢測，確保施工質量。