淺析軟土路基的處理方法

劉曉冬

（中鐵十五局集團(tuán)有限公司，河南 洛陽(yáng) 471003）

1 軟土的特性

軟土是指濱海、湖沼、谷地、河灘沉積的天然含水量高、孔隙比大、壓縮性高、抗剪強(qiáng)度低的細(xì)粒土。軟土的成分變化很大，它們不僅含有碎屑物質(zhì),而且還含有大量的化學(xué)成因物質(zhì)(碳酸鹽、蒸發(fā)鹽等)和生物成因物質(zhì)(腐殖泥等),其物質(zhì)來(lái)源與周圍巖性基本一致，在靜水或緩慢的流水環(huán)境中沉積面成，沉積物常帶有粉砂顆粒，呈現(xiàn)明顯的層理。因此，軟土的地區(qū)差異性很大。大量的研究和實(shí)踐表明，軟土具有以下共性:

1.1 含水量較高、孔隙比較大。其原因是軟土的成分主要由粘土粒組和粉土粒組組成,并含少量的有機(jī)質(zhì)。

1.2 具有觸變特征。當(dāng)原狀軟土受到擾動(dòng)(攪拌、擠壓等)以后，結(jié)構(gòu)連接受到破壞，土的強(qiáng)度顯著降低。其靈敏度一般在3-4之間，個(gè)別高達(dá)8-9。

1.3 具有明顯的流變性。在荷載的作用下，軟土承受剪應(yīng)力的作用產(chǎn)生緩慢的剪切變形，并可能導(dǎo)致抗剪強(qiáng)度的衰減，并在主固結(jié)沉降完畢之后還可能產(chǎn)生可觀的次固結(jié)沉降。

1.4 高壓縮性。軟土的壓縮模量Es<4MPa，大部分壓縮變形發(fā)生在垂直壓力為100kPa左右，作為地基時(shí)的沉降量很大。

1.5 低強(qiáng)度。軟土多屬近代水下細(xì)顆粒沉積土，其天然排水抗剪強(qiáng)度一般小于20kPa，有效內(nèi)摩擦角僅為幾度甚至接近于零。軟土抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)值與試驗(yàn)方法、排水條件等密切相關(guān)，如采用固結(jié)快剪，則粘聚力和內(nèi)摩擦角將比快剪指標(biāo)大。

1.6 滲透性小。一般豎向滲透系數(shù)在(10-6～10-8cm/s)之間，但其水平向的滲透系數(shù)較大，特別當(dāng)含有水平夾砂層時(shí)更為顯著。

1.7 不均勻性。由于沉積環(huán)境的變化，粘性上層中常局部夾有厚薄不等的粉土(砂)，使水平和豎向分布有所差異，作為地基則易產(chǎn)生不容許的差異沉降。

2 處理方法

2.1 換填土層法

換填土層法，即采用相應(yīng)的處理方法，將基底下一定深度范圍內(nèi)的軟土層挖去或擠去，換以強(qiáng)度較大的砂、碎(礫石)、灰土或素土，以及其他性能穩(wěn)定、無(wú)侵蝕性的土類，并予以壓實(shí)。

2.1.1 開(kāi)挖換土法

當(dāng)采用挖掘機(jī)械，鏟除軟土層厚后換填好土，分層壓實(shí)的方法稱為開(kāi)挖換土法。

根據(jù)換土范圍大小可分為全部挖除換土法和局部挖除換土法。前者把軟土層全部鏟除換以好土，適用于軟土層厚度小于2m的地基；后者適用于軟弱層較厚，特別是上部軟土層較下部軟土層強(qiáng)度低得多，有可能發(fā)生滑動(dòng)破壞或沉降量過(guò)大等情況的地基。

其施工要點(diǎn)：選擇良好的填料：應(yīng)選擇強(qiáng)度較大、性能穩(wěn)定的填料。當(dāng)軟土地基中地下水位較高時(shí)，應(yīng)選擇具有良好排水性能的砂、砂礫等粗粒料作為填料，以便處于地下水位以下的地基仍能保持有足夠的承載力。

2.1.2 強(qiáng)制換土法

該法是指把好土直接鋪撒在軟土地基表層，靠土的自重將軟土擠向周圍,從而換上好土的施工方法，也叫擠出換土法。這種方法對(duì)于薄軟土層特別有效，對(duì)于厚軟土層，視工程種類及加固目的，有時(shí)也仍然是一種有效、經(jīng)濟(jì)的方法。

施工時(shí)，應(yīng)從路中線逐漸向兩側(cè)填筑。當(dāng)軟士的擠出受阻時(shí)，應(yīng)及時(shí)除去路堤兩側(cè)隆起的土，同時(shí)在路堤上面加載超壓。應(yīng)當(dāng)注意：對(duì)于寬路堤，由于軟土厚度不一致，若在路堤下面殘留部分軟土，完工后會(huì)產(chǎn)生不利的不均勻沉降。

2.1.3 爆破換土法

爆破換土法是把炸藥裝入軟土層，通過(guò)爆破作用將軟土擠出的方法。

2.2 擠密法

擠密法以增大密實(shí)度為目的。對(duì)軟土地基加固處理方法可分為三類：一是在地基表面預(yù)施靜載壓力,加速地基(包括路基)完成沉降,達(dá)到趨于穩(wěn)定,這類方法有反壓護(hù)道法和堆土預(yù)壓法。二是在地基表面預(yù)施沖擊動(dòng)壓力,同樣達(dá)到完成沉降變形,增大地基土密實(shí)度,這類方法稱重錘窮實(shí)法。三是深入地基內(nèi)鉆擠成樁孔,灌以固化劑與軟土混合,組成復(fù)合地基,此類方法稱深層拌和法。

2.2.1 反壓護(hù)道法和堆土預(yù)壓法

反壓護(hù)道法主要指路堤在施工中達(dá)不到要求的滑動(dòng)破壞安全系數(shù)時(shí),反壓主路堤兩側(cè),以期達(dá)到路堤穩(wěn)定的一種處理方法。堆土預(yù)壓法是指在正式施工前或施工工期內(nèi)允許的前提下，在軟土地基表面預(yù)先堆土加壓，加速地基的下沉和軟土固結(jié)，通過(guò)擠密增大土體密實(shí)度，提高土的抗剪強(qiáng)度。在施工過(guò)程中必須注意：避免一次性高堆填，應(yīng)分層填筑、分層碾壓至規(guī)定的密實(shí)度。每層鋪筑要有一定的向外傾斜坡度，以利排水。

2.2.2 重錘夯實(shí)法

重錘夯實(shí)法,一般是以錘底直徑為1～1.5m，質(zhì)量為1.5t或稍重的重錘,從落高為2.5～4.5m處落下，夯實(shí)地基。重錘夯實(shí)法加固地基，可提高地基表層土的強(qiáng)度，降低地表的濕陷性并減少表層土強(qiáng)度的不均勻性。重錘夯實(shí)法適用于地下水位0.8m以下稍濕的一般粘性土、砂土、濕陷性黃土、雜填土等。

2.2.3 深層拌和法

在地基的成孔樁中,將石灰或水泥等固化劑與土基軟土攪拌、混合處理的方法稱為拌和法。它可分為表層土拌和法和深層 (深度超過(guò)20m)拌和法。

在施工前,要確定固化劑的種類,（水泥、石灰、水泥漿及其他復(fù)合材料）；根據(jù)設(shè)計(jì)強(qiáng)度的要求,選取施工地段有代表性的土進(jìn)行固化劑配合比試驗(yàn),確定施工時(shí)固化劑的摻配量；檢查施工機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)是否正常,特別是固化劑的排送量,以保證固化劑配比正確。

2.3 化學(xué)加固法

利用化學(xué)溶液或膠結(jié)劑，采用壓力灌注或攪拌混合等措施，使土顆粒膠結(jié)起來(lái)，達(dá)到對(duì)軟土地基加固的目的，稱為化學(xué)加固法，又稱膠結(jié)法。

化學(xué)加固法所采用的化學(xué)溶液主要有：以水玻璃溶液為主的漿液；以丙烯氨為主的漿液；以紙漿溶液為主的漿液以及水泥漿液。目前以水泥漿液使用較多。化學(xué)加固法的施工工藝主要有高壓噴射注漿法和深層攪拌法兩種。

2.3.1 高壓噴射注漿法

所謂高壓噴射注漿，就是利用鉆機(jī)把帶有噴嘴的注漿管鉆進(jìn)至土層的預(yù)定位置后，以高壓設(shè)備使?jié){液或水成為20Mpa左右的高壓流從噴嘴中噴射出來(lái)，沖擊破壞土體。使土粒在噴射流的沖擊力、離心力和重力等作用下，與漿液攪拌混合，并按一定的漿土比例和質(zhì)量大小有規(guī)律重新排列。漿液凝固后，便在土中形成一個(gè)固結(jié)體。

2.3.2 深層攪拌法

深層攪拌法是利用水泥、石灰等材料作為固化劑，通過(guò)深層攪拌機(jī)將軟土和固化劑強(qiáng)制攪拌，利用固化劑和軟土之間的一系列物理-化學(xué)反應(yīng)，使軟土凝結(jié)成具有整體性、水穩(wěn)性和一定強(qiáng)度的優(yōu)質(zhì)地基。

2.4 排水固結(jié)法

飽和軟土在荷載作用下，排水固結(jié)，抗剪強(qiáng)度可得到提高，以達(dá)到加固的目的。此法常用于加固濕軟地基，包括天然沉積層和人工沖填的土層，如沼澤土、淤泥及淤泥質(zhì)土、水力沖積土等。排水固結(jié)法中目前常用的施工方法有砂墊層法、砂井排水法和塑料板排水法。

2.4.1 砂墊層法

砂墊層是指作為濕軟土層地基固結(jié)所需要的上部排水層，同時(shí)又是路堤內(nèi)土體含水增多的排水層。砂墊層的作用是加速軟弱土層的排水固結(jié)，從而可提高承載力，減少沉降量，同時(shí)可防止凍脹，消除膨脹土的脹縮作用，也可處理暗穴。砂墊層厚度,一般在0.5～1.0m之間，太厚施工困難，太薄效果較差。砂料以中粗砂為宜，要求級(jí)配良好，顆粒的不均勻系數(shù)不大于5,含泥量不超過(guò)3%～5%。

2.4.2 砂井排水法

砂井排水法是在濕軟地基中人為地設(shè)置垂直排水砂井，縮短排水距離,減少固結(jié)時(shí)間，以達(dá)到提高地基抗剪強(qiáng)度的一種方法。砂井的布置要根據(jù)對(duì)地基的固結(jié)率和固結(jié)度的要求，確定砂井的直徑、間距、深度，并布置砂溝或砂墊層。砂井排水法的施工：在砂井施工前先在地表均勻地鋪設(shè)一層約0.5～1.2m的砂墊層。砂井的布置可分為梅花形和正方形兩種。砂井位置確定后要做好標(biāo)記。施打砂井施打方法有打入式、射水式、螺鉆式和袋裝式。

[1]魏雪巍.丹莊高速公路軟土地基的處理方法.遼寧交通科技，2004，（7）.

[2]唐華，錢立新.軟土路基處理方法綜述.北方交通，2006，（8）.