淺談公路軟土地基的處理措施

李海民　趙　紅

摘要:軟土是指以水下沉積的軟弱粘性土或淤泥為主的地層,有時也夾有少量的腐泥或泥炭層。文章主要對公路軟土地基處理的方式進行了探討。

關鍵詞:公路;軟土地基;處理;施工方法

近年來,隨著改革開放的逐步深化和社會主義市場經濟的蓬勃發展,我國公路建設的規模日益擴大,難度不斷提高,公路建設對軟土處治提出了更高的要求。為了滿足公路工程建設的需要,我國引進、發展了多種軟土處理技術,積累了一定的經驗,同時也還存在一些問題。本文根據幾年來親自參與軟土地基處理的經驗,談談對軟土地基處理的幾點體會。

1 問題的提出

所謂軟土,從廣義上講,就是強度低、壓縮性高的軟弱土層。在軟土地基上修筑路基,若不加處理,往往會發生路基失穩或過量沉陷,導致公路破壞或不能正常使用。習慣上常把淤泥、淤泥質土、軟粘性土總稱為軟土。軟土的特性主要表現為天然含水率高、孔隙比大。含水量在34%～72%之間,孔隙比在1.0～1.9之間,飽和度一般大于95%,液限一般為35%～60%,塑性指數為13～30,我國軟土多分布在江河湖海等處,但也在丘陵低洼和山區谷地賦存。由于其成因類型不同,厚度不一,性質各異,因此不能一律對待,首先應查明各地區特點和地質、土質條件,有針對性地采取有效對策,做出合理的處理。

過去在一般公路通過軟土地區,由于線路等級標準不高,路基寬度窄、立交少、縱坡要求不嚴,且多低路堤,故對路基大部分地段處理工程少,僅對橋頭高路堤部位重視些。但從高速公路出現后,因要求全立交、橋涵通道多,路堤高度多超過軟土填土極限高度。加之軟土中含有大量親水膠體微粒,土體多呈海綿狀結構,因其孔隙比大、含水量多、透水性小、抗剪強度低、壓縮性強在路堤高填土的自重作用下,要經過較長時間才能壓密穩定、因此其沉降穩定要花費長時間。此外軟土結構在大交通量、重載車輛的作用下,路基容易產生側向膨脹擠出滑動,基底沉降現象也嚴重,為了增強壓密穩定力度和較短時間達到最終沉降,消除側向滑動位移,以免路堤向兩側膨脹擠出,確保路基及其外側建筑物或其他農田、蝦池、魚塘的安全,因此必須對軟基進行處理。

2 軟土地基路基施工處理的基本方法

當路堤經穩定驗算或沉降計算不能滿足設計要求時,必須對軟土地基進行加固。加固的方法很多,常用的方法有:

2.1 塑料排水板:塑料排水板是帶有孔道的板狀物體,插入土中形成豎向排水通道。因其施工簡單、快捷,應用較為廣泛。最大有效處理深度18米。

2.2 砂井:砂井是利用各種打樁機具擊入鋼管,或用高壓射水、爆破等方法在地基中獲得按一定規律排列的孔眼并灌入中、粗砂形成砂柱。由于這種砂井在飽和軟粘土中起排水通道的作用,又稱排水砂井。砂井頂面應鋪設墊層,以構成完整的地基排水系統。砂井適用于軟土層厚度大于5m時。最大有效處理深度18米。

2.3 袋裝砂井:井徑對固結時間的影響沒有井距那樣敏感。但一般砂井如果井徑太小,既無法施工,也無法防止因地基變形而斷開失效。因此,現在廣泛采用網狀織物袋裝砂井,其直徑僅8cm左右,比一般砂井要省料得多,造價比一般砂井低廉,且不會因施工操作上的誤差或地基發生水平和垂直變形而喪失其連續性。最大有效處理深度18米。

2.4 排水砂墊層:排水砂墊層是在路堤底部地面上鋪設一層較薄的砂層。將水從砂層中排出去。最大有效處理深度,路堤極限高2倍。

2.5 土工織物鋪墊:在軟土地基表層鋪設一層或多層土工織物,可以減少路堤填筑后的地基不均勻沉降,又可以提高地基的承載能力,同時也不影響排水。對于淤泥之類高含水量的超軟弱地基,在采用砂井及其他深層加固法之前,土工織物鋪墊可作為前期處理,以提高施工的可能性。

2.6 預壓:在軟土地基上修筑路堤,如果工期不緊,可以先填筑一部分或全部,使地基經過一段時間固結沉降,然后再填足和鋪筑路面。最大有效處理深度30米。

2.7 擠實砂(碎石)樁:擠實砂樁是以沖擊或震動的方法強力將砂、石等材料擠入軟土地基中,形成較大的密實柱體,提高軟土地基的整體抗剪強度,減少沉降。最大有效處理深度20米。

2.8 旋噴樁:利用工程鉆機,將旋噴注漿管置入預定的地基加固深度,通過鉆桿旋轉,徐徐上升,將預先配制好的漿液,以一定的壓力從噴嘴噴出,沖擊土體,使土和漿液攪拌成混合體,形成具有一定強度的人工地基。最大有效處理深度20米。

2.9 生石灰樁:用生石灰碎塊置于樁孔中形成樁體,稱為生石灰樁。最大有效處理深度20米。

2.10 換土:采用人工或機械挖除路堤下全部軟土,換填強度較高的粘性土或砂、礫、卵石、片石等滲水性材料。最大有效處理深度3米。

2.11 反壓護道:反壓護道是在路堤兩側填筑一定寬度和一定高度的護道。它利用力學平衡以保持路基的穩定。

3 施工現場常用處理軟土路基方法

在施工中經常碰到的情況多數不是軟土地基,因為如果有軟土地基一般情況在設計時應該根據地質資料,提出處理方法。多數情況是有局部地段地質情況和原來設計不同,出現局部地基承載力達不到設計要求,或者由于局部地段含水量過大(原有排水系統不暢,原有地基土質滲水性不好)造成地基軟彈(翻漿,彈簧土地段)。根據出現的這些情況一般常用的方法主要有:

3.1 換填。這是最常用的方法。這種方法最大有效處理深度3米。采用人工或機械挖除路堤下全部軟土,換填強度較高的粘性土或砂、礫、卵石、片石等滲水性材料。換填的深度要根據承載力確定。

3.2 拋石填筑。就是在有軟土或彈簧土以及有積水的路段填石頭,填石的高度以露出要處理的路段原有土層(或積水)高度為宜。在填石的過程中注意一定要用推土機把石塊壓實,不能出現軟彈現象。然后再填筑土方。

3.3 盲溝。就是在要處理的路段根據要處理的路段的長度,在橫向或縱向挖盲溝,盲溝通常用滲水性大孔隙填料或片石砌筑而成。也可以填入不同級配的石塊起到排水的功能。注意盲溝的出口要與排水溝連接,以便把路基中的水排出路基。

3.4 排水砂墊層。排水砂墊層是在路堤底部地面上鋪設一層砂層,作用是在軟土頂面增加一個排水面,在填土的過程中,荷載逐漸增加,促使軟土地基排水固結滲出的水就可以從砂墊層中排走。為確保砂墊層能通暢排水,要采用滲水性良好的材料。砂墊層一般的厚度為0.6～1.0米。為了保證砂墊層的滲水作用,在砂墊層上應該填一層粘性土封住水不讓水返上路基。在路基兩側要修好排水溝,通過砂墊層滲出的水通過排水溝排出路基外,保持路基的穩定。

3.5 石灰淺坑法。由于粘性土含水量影響,施工中經常出現“彈簧土”松軟現象。一般較輕的可以采用挖土曬干,敲碎回填的方法:“石灰淺坑法”可以用于各種不同面積的路段(就是說大面積可以使用,小面積也可以使用)。具體做法是:挖40～50cm方形或圓形,深一般1m上下的坑,清除坑內的滲水(最好挖好坑后,第二天清除滲水),放入深為坑深1/3的生石灰,即可回填碾壓。坑的行距和坑距在輕度彈簧路段為5～6m,在嚴重彈簧路段為3～4m。

4 結語

軟土地基有極大的危害性,如果不處理或處理不當,就會造成地基失穩,使構造物沉降過大或不均勻沉降,對構造物造成不同程度的危害,本文以上介紹的只是工地常用的幾種處理軟土地基的方法,具體施工還要根據工地的實際情況來選用,有時幾種方法可以交替或一起使用。