軟土路基處理淺析

張　琴

摘要：大量工程實踐證明，軟土地基處理是影響軟土地區高速公路建設周期和投資的關鍵因素之一。在軟土地基上修建高速公路，采用的軟基處理方式應進行系統地分析、比較，處理方法應同高速公路的工期與造價相結合，符合軟基處理的經濟性、實用性、合理性的基本原則。

關鍵詞：高速公路；軟土；地基；處理

引言

軟土層具有含水量大、強度低、收縮性高、滲透系數小、地下水位較高等特征。這種土層容易使工程基礎產生不均勻沉降，墻體開裂，危及結構安全，故工程施工前的軟土地基處理相當重要。

在我國沿海地區及內陸平原或山間盆地都廣泛地分布著不同類型的軟土，其主要特點是地基承載力較低，荷載作用下變形較大，這給公路修建帶來了許多工程問題。不同地區的軟土形成機理則不同，特點和性質各異，對于公路的作用也有所差別。另一方面，正在修建或者已經修好的高等級公路由于種種原因使得路基強度較低，發生路基沉陷、路面脫空或路面變形過大等病害，特別是橋頭、通道臺背等與路基接頭處兩者沉降量不同，直接影響路面的平整度、線型的平順和路面結構的穩定。對于高速行駛的車輛來說，其安全性、經濟性、舒適性均受到影響，降低了高速公路的實用性，同時，給養護部門也帶來了諸多不便。因此選擇合適的軟弱路基處理方法已成為保證公路質量的重要因素。

1 軟土復雜的變形機理

軟土屬于多孔介質，由土粒與充滿在土粒骨架內的液體、氣體組成。在一般自然應力狀態下保持著相對平衡。一旦有外荷載作用，相對平衡狀態即被打破，在尋求形成新的平衡狀態過程中，作用于液、氣的應力逐漸向土骨架轉移。超靜的液、氣應力消散，土骨架有效應力增長，稱之為軟土的固結變形。另外，在土體的變形過程中，伴隨著土顆粒的蠕變、結合水向自由水的轉化等[1]。

變形機理的復雜性給變形過程的描述帶來了很大的困難，加之試驗手段的局限性，也給變形過程的描述增加了難度。如軟土的次固結變形機理至今尚未弄清；如何測定和劃分主、次固結變形還存在爭議等。變形機理的復雜性反映在沉降預估中便產生一定的誤差。

2 勘查、設計和施工

軟土地區的地質情況首先要弄清楚，工程地質條件復雜，應進行工程地質分區，以便按分區不同再區別的予以處理。地質工作做得不夠深，在施工時一旦發現可做些補充勘查及勘探工作，對地質情況做進一步的了解。

設計方案要經濟又要合理，還要切實結合當地的實際。

所用材料數量要夠、質量要能夠保證；施工機械數量、規格、性能均能滿足要求。

施工時要嚴格遵守施工技術規范和操作規程辦事，以保證良好的質量，軟土地段特別要注意控制填土的速率，避免和產生其它意外的事情。

監理的工作要跟上，觀測儀具事先要埋置好，及時進行監理和記錄，以保證工程的質量和安全。

3 軟土路基處理設計

軟土地基處理方法很多，歸納起來有五大類，即：置換、排水固結、振動擠密、膠結和加筋等，細分起來約有7O余種。軟土路基處理的一般原則分為兩類[2]：

(1)以時間換金錢：即盡早用堆載預壓不作深層處理軟基的方法，以自然沉降逐漸達到路基穩定，是一種簡單也最經濟的方法。但我國公路基本建設的程序不能保證早撥款、征地、從容施工，而一旦工程項目付諸實施時，又往往限于工期，一般情況用自然沉降法將難以實現。

(2)以金錢贏得時間：即在施工工期緊迫、時間有限的情況下，除非個別低路堤地段高度在臨界高度以下，可不作地基處理。橋梁采用基礎處，其余軟土都需采用不同方法處理，只不過可用多種方案進行優選。

軟土路基的處理設計的原則是：先考慮不處理的可行性，再考慮淺層處理，最后考慮深層處理。根據軟土地基的生成原因和地基的厚度及其所處的位置，可采用表層處理法、置換法、加載法、豎向排水法四種方法進行軟基處理。道路軟基處理盡可能早期進行，有充分的間隔時間使軟基達到沉降穩定后方可進行填土。

3.1 表層處理法

表層處理法用于地表面及軟弱的情況。該法是通過排水、敷設或增添材料等方法，提高地表強度，防止地基局部剪切變形，保證施工機械施工作業；同時盡可能把填土荷載均勻的分布在地基上，屬于這類處理方法的有：表層排水法、砂墊層法、敷設材料法、添加劑法等等。

3.2 置換法

以優質土置換軟弱土，保證填土穩定和減少沉降量。施工方法分有人工挖掘置換和用借填土自重或用爆破法將軟弱土擠出的強制措施。其施工都比較容易，多數情況下都能夠在短時間內達到所要求的效果。從可靠性來說人工挖掘置換較優。置換材料應采用即使受到稅金也不致降低承載力的粗粒土，但進行充分的壓實。

3.3 加載法

為了預先促進軟土地基的沉降，增加地基強度，以防止設置在填土上火鄰接填土的路或段或者埋入填土內的構造物發生有害沉降而導致破壞。促進地基固結沉降的方法有：在地基上增加總壓辦法、減少土中的間隙水壓提高有效應力法等。前者用填土荷載時，一般為填土加壓法，后者又可分通過井點、豎井等的降低地下水法和在地表面鋪砂，覆蓋不透水膜使之形成真空，依靠大氣壓力加載促進固結的大氣壓加載法。采用填土加載法時，須注意地基的穩定狀態。而降低地下水法和大氣壓加載法則不必擔心地基受到破壞，但受到地基適應性的限制且工程費用大，一般不采用。上述方法都很少單獨采用。

3.4 豎向排水法

在粘性土地基中設置垂直的排水樁，以縮短排水距離，促進地基排水固結，增加抗剪強度。由于垂直排水柱所用材料不同，分為砂井和紙板排水兩種。

4 進一步研究的問題

高速公路對地基變形量的要求是很高的，一般要求在使用期內路堤的工后沉降量不超過30cm，路橋搭接處的工后沉降低于10cm。通過研究各種軟基加固方法的適用范圍來探索新的有效措施來滿足設計要求；

由于在某些地區，填土高度遠遠大于極限高度，所以應該針對不同的軟土地基加固方法，研究控制填土速率等技術指標，使路堤按預定工期穩定地達到設計標高；

針對橋頭過渡段和中橋及涵洞段研究特殊軟基處理方法，以解決這些部位技術要求高但工期緊的問題；

通過研究路堤的沉降規律來指導填土施工，特別是確定超載及卸載方法，保持全線較為一致的工后沉降，減少二次棄土量，以利上部路基和路面的施工。

5 結束語

對于軟土地基處理采用什么方法應根據不同的地質條件、施工條件、土質的物理、力學性能等綜合考慮，同時還應考慮其施工的方便性、可行性及經濟性。其主要在于解決沉降與穩定兩大問題。前者在于避免沉降量過大和減少工后沉降；后者在于控制剪切變形，阻止強度降低，增強抗滑阻力和促進強度增長。采用袋裝砂井堆載預壓的排水固結方法是有效的。同時，其施工工藝簡單、設備簡單，值得推廣使用。

軟土地基處理采用單一的處理方法是不夠理想的，要根據具體情況，采用多方案比較與多方案綜合的處理方法。

隨著科學技術的不斷發展，新材料、新工藝的開發，對于軟土地基處理的方法會越來越多，越來越經濟、方便、更有效，將更有利于高等級路基的處理，充分發揮出高速公路的優越性。

參考文獻

[1]趙維炳，施建勇．軟土固結與流變[M]．南京：河海大學出版社，1996．

[2]王翔.軟土地基處理技術在高速公路中的應用[J].西部探礦工程,2006,3；59-60.