堆載預壓法處理道路軟基加固機理簡析

徐旭文

摘 要：近年來，我國社會經濟快速發展，各種道路基礎設施建設工程的數量也在增加。道路建設的關鍵環節是路基處理，而道路軟基的處理是道路工程建設中的難點。在我國許多地區，尤其是沿海沿江地區，分布著沖擊或沉淀形成的軟土，這類軟土水分含量較高，很難滲透多余的水分，因此土壤本身強度差、薄厚不均。為了有效減輕施工之后的路基下陷程度，我們需要采取一定的方法處置道路軟基。常用的方法包括堆載預壓、添加鋼筋、置換以及復合地基方法等。在這些方法中，堆載預壓法的處理效果良好，且綜合成本較低，因此被廣泛采用。

關鍵詞：堆載預壓法；道路軟基加固；機理

要想提高道路工程的整體質量，就要采用恰當的方法處理道路路基。加固路基的目的是提高天然路基的承受能力，同時防止路基在高負荷作用下發生扭曲，以減小道路的沉降數值。最近幾年，道路軟基的加固方法正在向著多樣化的方向發展，處理地基的新技巧也越來越多，例如：施工人員可以采用攪拌水泥土、高壓灌注泥漿、靜壓灌注泥漿和排水加固等方法來處理軟基。堆載預壓法是其中一種加固方法，這種方法易于操作、成本低廉、施工效果較好，因此被廣泛應用于多種形式的軟基處理工程中。我們應當運用應力的相關原理來分析這種處理方法的有效應力改變狀況，同時分析道路軟基的強度變化規律和伸縮變形規律，測量利用這種方法進行軟基處理的實際效果。

一、堆載預壓法處理道路軟基的基本原理

（一）軟土地基強度改變原理

通常情況下，已經飽和的軟土會承受一定的負荷作用力。在作用力形成的初期，這種負荷全部由軟土中的孔隙水承擔，這會給孔隙中的水帶來很大的壓力。壓力較大的孔隙中的水分會逐漸流向壓力較小的那些部位，這就是孔隙內部水分的壓力分散過程。由于粘土的滲透能力不強，孔隙內部水分流動的速度比較緩慢，因此，水分壓力的分散是一個相對漫長的過程。隨著孔隙內部水分的排出，土壤會產生壓縮而改變原有形狀，土層的強度也會變大。

從上述過程中可以看出：孔隙內部水分的分散過程，就是土壤自身的加固過程，同時也是土體強度變大的過程。因此，為了提升道路軟基的土層強度，防止道路地基發生較為強烈的下陷，就應當在開始施工之前，盡快排出土壤中的一部分水分。孔隙內部水分排出的方式包括三種：第一種是在地面上增加特定壓力，造成土壤內部的壓力差值，迫使水分流出；第二種是在土層內部特定位置施加一個負的壓力，也會在土壤內部造成壓力差值，促使水分向著負壓的區域流動；第三種是利用電力在土壤內部造成電勢的差值，從而排出土壤中的水分。這三種方法都利用了排水和加固的原理。

（二）軟土地基加固處理原理

堆載預壓法的核心原理，就是在開始施工之前，用與規定負荷等同或偏大的負荷來堆積施工現場，增大道路軟基的硬度，減小道路在施工后期的沉陷數值。等到軟基的強度改變到特定程度之后，再移走預先設置的負荷，并在經過施壓的土壤上面開始鋪設道路。在某些情況下，為了盡量減少加固地基的時間，加快土壤的固結速度，我們還可以在路基內部設置特定深度的豎向排水管道。

采用堆載預壓的方法，主要是通過一段時間的壓力施加活動，使軟土地基內部的孔隙水分壓力逐步消解，使土壤的有效應力增大，從而達到減小道路軟基沉陷概率的目標。用這種方法加固道路軟基時，在土層內部形成的水分壓力消解之后，土壤的固結就完成了，根據應力的相關原理，土壤本身的強度將會增大。采用這種方式進行路基加固的效果，通常取決于堆載的體積和水分壓力的消解速度。為了滿足特定的效果需求，有時會需要較大體積的堆載，但是堆載的持續時間不能過短，預壓的時間也應當被恰當控制。

二、堆載預壓法處理道路軟基的加固要點

首先，在施工活動開始之前，需要進行一系列的測量活動，以便確定砂井的樁體位置。在施工開始之前，測量人員需要反復測量導線點和水準點的具體位置，確保測量數值的精確程度符合相關要求。要對某些重要的控制點采取保護措施，設置樁體或者控制網等設備。測量時可以選用全站儀和水準儀等科學設備。在施工進程中，重要的測量點應當被保護，并經常被反復測查。

其次，在處理道路軟基之前，要徹底清理施工現場，清除現場表層的泥土、各種雜物以及樹枝樹根等物質，用大型設備將它們運離現場。要妥善安排施工期間用到的排水系統，做好對于地表積水、水塘積水等的抽取、清除淤泥和回填工作。在清理完場地之后，要在場地的地表鋪設一層約為20厘米厚的沙礫層，且用相關設備如推土機將它整理平整，然后再進行相關作業。

再次，施工人員要遵守特定的施工流程。要根據事先設置好的間距，來準確定位木樁，在為機具進行定位時，要保證錘的中心與地面在同一條基準線上，同時采用測量儀器來觀察控制架的垂直程度；在將鋼管打進土壤中時，要注意打入的深度，確保深度符合既定要求；在進行壓砂活動時，要事先準備特定重量的砂，將砂帶的底部扎緊，然后緩慢放置在小孔內部，再將砂帶的上部固定在漏斗上面，將干燥的砂石通過漏斗振動入袋子，直到袋子被裝滿。最后，要將套管拔至砂墊層上面，將砂帶留在土層內部。將套管移動到下一個樁體處，按照同樣的步驟進行施工。

在選擇填充原料時，要注意選取的砂石原料含泥不能超過3%。袋中裝的砂石要經過風干，不能將帶有水分的砂石裝進袋中，以避免袋內的砂石在干燥之后體積縮小，造成砂井長度變小或者與排水墊銜接不上等問題。在將砂石灌入袋子之后，要擺放在通風良好的露天場所，同時避免陽光直射，防止砂袋發生老化等。在利用相關設備進行定位時，要保證定位的準確性，確保垂直程度符合要求。為了有效控制砂井被打進土層的深度，我們還可以在鋼套管上面設定尺度，以便保證砂井底部的標準高度與預定的要求相符合。

三、堆載預壓法處理道路軟基的注意事項

堆載預壓施工方法用到的主要原理就是有效應力原理。它是在增加土層總壓力的基礎之上，來加大土壤本身的有效應力，從而起到固結道路軟基的效果。通過認真分析土層強度改變的原理和土壤形狀改變的原理，我們可以推知：采用堆載預壓的方式，能夠有效提升土壤地基的強度，同時降低路基下陷的概率。在探討堆載預壓方法加固道路軟基原理的基礎上，我們建議施工人員注意以下兩點：

首先，在采用這種方法處理道路軟基的時候，根據以上分析可以推知，土壤會向著兩側擠出，從而發生變形。因此，在具體堆載的時候，特別是在添加的土層較厚時，要注意控制好土壤的堆載速度，防止由于堆載過快而產生坍塌等，引起道路工程質量事故。

其次，在采用堆載預壓方式處理道路軟基時，應當首先設置一套科學性強的施工現場觀測體系，采用先進設備對施工進度和土層情況進行觀察和測量，保證被加固土層的安全和加固的實際效果。

四、結語

堆載預壓法，也稱為袋裝砂井方法，是一種被普遍采用的新型道路軟基加固處理方法。這種新式的處理方法施工流程簡單、處理成本較低，經過處理的道路軟基質量可靠、性能良好。與其他路基處理技術相比，堆載預壓處理技術具有施工期限短、工程造價低等獨特優勢。在實際施工過程中，施工人員要嚴格遵守工程的質量控制標準，選取合適的施工設備，如打樁設施等，以提升工程的綜合效益，確保道路工程質量。

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