論公路軟土地基常用處治技術

張文忠

（新疆新紀元公路設計有限責任公司，新疆 烏魯木齊 830000）

0 引言

國內公路建設快速發展，穿越軟弱地基的情況越來越多，施工中充分利用原土地基承載力優點，有效控制地基沉降，保持地基穩定，加快工期，節約投資，已成為軟土地基施工中的關鍵環節。當前處理軟土地基有多種工藝，本文重點論述了常用軟土地基處理技術的技術要點，以期為軟土地基處理提供指導。

1 選擇軟土地基處理技術應考慮的條件[1]

1.1 地基條件

在選擇軟土地基處理技術時應結合軟土的物理力學性質和地基構成情況。若軟土層淺而薄，則其固結沉降量也較小，且在短時間內會停止沉降，其滑動破壞的危險性較小，可采用簡單的表層處理法；對于軟土厚度在3～4m范圍內，且中間夾有能供排水的砂層的軟土層，則無需豎向排水或擠實砂樁，可采用表層處理法；而對頂層為砂層而下部為軟土的情況，因其穩定性較好，可采用豎直排水法；若基底傾斜，由于軟土層厚的一側沉降量大，發生滑移的危險性也較大，該類地基存在的不均勻沉降可能會促進滑動，因而應盡可能減少沉降量而采用擠實砂樁或石灰樁法，且軟土層薄厚不同樁間距也應不同。

1.2 道路條件

等級越高的公路對路基路面平整度要求也越高，對沉降處理措施要求也越嚴格。由于臺后填土的縱向推力，和構造物連接的路堤部位的剩余沉降可能會導致橋臺基礎發生較大位移甚至給橋臺基礎帶來破壞。該種情況必須對橋臺穩定性進行驗算后采取有效加固措施。

2 常用軟土地基處治技術

2.1 預壓法

預壓法適用于路基較穩定、沉降量較小的路段，能夠降低土體的壓縮性并提高其抗剪強度，可分為超載預壓、等載預壓和欠載預壓。預壓法應用于路堤工程時，適用于天然地基或豎向排水體地基，可利用路堤填土進行預壓而無需移掉土體。預壓過程中應分級進行，每級加荷的穩定性取決于前一級預壓結束后土體強度的提高幅度。該方法不能減少軟土地基的總沉降量，只能實現施工期內大部分沉降量，很大程度上減少工后沉降。用于橋涵臺背或涵洞預壓，一般利用填土或其他荷載進行預壓，實現地基在加載期間內完成全部或大部分沉降，待移去填土后方可修筑橋臺或涵洞，實現構筑物在使用期間不產生過大的沉降和差異沉降。施工中為加速軟土地基固結，與豎向排水體相結合構成加壓和排水系統，其中排水系統主要改變地基原有排水邊界條件，增加孔隙水排除的途徑，并縮短排水距離，預壓實施后則通過排水系統將土體內水體排除來增強地基承載力[2]。

2.2 粒料樁加固

粒料樁是指采取振動、沖擊或水沖等措施在軟土地基內成孔，之后將碎石、砂礫、砂等散狀粒料壓入孔內形成的大直徑密實樁體。該類樁體應用于松散砂土時主要表現為擠密作用；而應用于粘性土時由于土體內粘粒含量多，粒間結合力較強，滲透系數小，水體在振動或擠壓作用下不易排出，因而不能將原土體擠密，只能起置換作用，由樁體和周圍土體構成復合地基共同承擔荷載。其具體作用表現為：a）樁柱作用，即粒料樁的壓縮模量明顯高于周圍土體，地基內應力隨地基變形而逐步集中到樁體，而土體承擔的應力相應減少，從而減少其固結沉降；b）墊層作用，即樁體依靠周圍土體的側限阻力保持原狀并承擔荷載，荷載導致樁體產生側向變形，影響應力自上而下傳遞，同時通過樁體的側向壓力將應力傳遞給周圍土體，并與其形成一個龐大的人工墊層，將附加應力向四周擴散而減少不均勻沉降；c）豎向排水體，采用該技術應保證填料有良好的級配，便于粒料樁在地基內形成良好的排水通道，便于其能起到排水砂井的效果，通過大幅度縮短孔隙水的平均滲透路徑而加速土體固結。

2.3 灌漿法

該方法通過機械設備將具有固化和抗滲性能的漿液灌入某種介質間隙或結構面內，實現一定范圍內擴散和固化，以達到提高地基強度、降低抗滲性并改善基礎物理力學性質的目的。該方法包括滲透灌漿、劈裂灌漿和壓密灌漿。

滲透灌漿是指在壓力作用下在土體空隙及巖石裂隙內填滿漿液以將空隙內原來存在的自由水和氣體排出，但不改變原狀土的結構和體積，灌漿壓力也相對較小，因而適用于砂性土和存在裂隙的巖石。劈裂灌漿是指在壓力作用下克服地層初始應力和抗拉強度，破壞和擾動巖石和土體結構，生成垂直于小主應力的平面劈裂，使地層內原有裂隙或空隙張開并形成新的裂隙或孔隙。該技術灌漿壓力較高，因而多用于提高地基承載力和消除工后沉降。壓密灌漿是指先鉆孔后在土體內灌注極濃的漿液以實現灌漿點土體壓密，并在灌漿管端附近形成漿泡。若漿泡直徑較小則灌漿壓力主要沿鉆孔徑向擴展，隨漿泡尺寸逐步增大而產生較大的上抬力而抬動地面；若合理采用灌漿壓力產生適宜的上抬力，則可實現下沉建筑回升至較為精確范圍[3]。

2.4 強夯法

該技術可用于多種碎石土、砂土、低飽和度粉土等土性地基。軟粘土由于滲透性差、含水量高，在外界強烈撞擊時不能迅速排水導致孔隙水壓力上升快且消散慢，會導致周圍土體強度降低甚至全部液化；此外，土體的固結壓密及強度恢復過程較其他土體也慢很多。不同土體應采用不同的加固機理。對孔隙多、顆粒粗的土體的夯實應基于動力密實機理，以實現土體內孔隙體積減小，土體密實；非飽和土體夯實則是內部氣相被擠出的過程，主要由于土體顆粒相對位移引起。強夯法因振動大，一般情況下不易應用于距離居民區較近地段。

2.5 換填法

換填法適用于軟土厚度不超過3m的土體，主要是利用透水性材料進行置換填土以降低其壓縮性、提高承載力和抗剪強度，并減少后期工后沉降量。該技術施工簡單但費用較高。山區或山間低洼地帶多為軟土或泥炭土，土體固結時間較長，而該類地段往往填土厚度較大，軟土危害較大，路基同時存在穩定和不均勻沉降兩大問題，因而適宜采用換填技術。采用換填技術時因需換填地段地下水位較高，宜選用水穩性好的材料；換填挖出的土方多是土質較為肥沃的淤泥或淤泥質土體，應選擇合理去向。

2.6 拋石擠淤

軟土若位于水下，則換土難度較大；若同時厚度不超過3m且表層無硬殼，或基地直接置于含水量超過液限、靠路堤自重則可基礎的軟土之上，則可采用拋石擠淤技術。該技術施工時不用抽水、不用挖淤，施工方便，在材料選擇時應選用不易風化的石料，同時片石大小應隨土體稠度確定，對流動性較強的淤泥可采用直徑較小的片石，但不應小于30cm。在拋石施工時應自路堤中部開始逐次向兩旁展開，便于淤泥向兩旁擠出。該種技術置換出的淤泥也應選擇好合理的去處以防引發污染。片石露出水面后應用較小石塊填塞墊平并用重型機械碾壓緊密，之后方可在其上鋪設反濾層后填筑土體[4]。

2.7 反壓護道

當軟土和沼澤較厚，并且路堤高度不超過極限高度的2倍時，可在路堤兩側填筑適當厚度和寬度的護道，路堤在護道附加荷載作用下可保持地基土體平衡并可增加抗滑力矩，防止路堤的滑動破壞，但在施工中應保證護道同路堤同時施工并應控制其壓實度不低于90%，以免由于反壓護道施工落后而給路基施工帶來不利影響。反壓護道施工可分為多級施工。

2.8 塑料排水板

塑料排水板的排水原理等同于袋裝砂井。該技術滲濾吸水性好，并具有一定的強度和延伸率，對周圍土體的擾動性較小，預壓時間較長。采用該技術時存在塑料板傾斜而使排水體入土偏位傾斜，拔管過程中帶出部分淤泥而污染環境的問題，因而在插板前應保證機座平整，插入導管長度應保證其處理深度。在施工前應結合不同地層條件進行工藝性試打，并保證打入深度不低于設計深度；在正式施工時若深度不足則應清退更換，在施工中應將每個孔穴帶回的淤泥清除，其頂部預留段應及時彎折埋設于砂礫層內，以保證排水板和砂墊層間排水暢通。

3 結語

軟土地基成因類型各異，其厚度也不盡相同，因而在處理軟基過程中應先查明其地區特點和地質、土質條件并采取有針對性的對策，并充分了解每種處理措施的局限性，在特殊部位應采取綜合措施進行處理，方可充分保證最終處理質量。

[1]葉觀寶.地基加固新技術[M].北京：機械工業出版社，1999.

[2]王曉謀，袁懷宇.高等級公路軟土地基路堤設計與施工技術[M].北京：人民交通出版社，2001.

[3]劉玉卓.公路工程軟基處理[M].北京：人民交通出版社，2002.

[4]張誠厚.高速公路軟基處理[M].北京：中國建筑出版社，1997.