道路橋梁工程中軟弱地基處理方法的探析

關偉

【摘 要】隨著城市化建設的快速推進，道路橋梁的交通設施建設越來越多。由于軟土在我國分布很廣，對特殊地基進行工程施工越來越多。軟弱地基因其低承載、高壓縮、大孔隙、不穩定、難處理的通性，已經成為公路、橋梁等工程建設過程中的普遍遇到工程技術難題。

本文介紹了軟土地基的基本特性以及地基處理基本原理，闡述了軟土地基常用的處理方法及其適用性，對軟弱地基上施工時需要采取的應對措施進行探討。

【關鍵詞】道路橋梁；軟弱基地；特性；方法；措施

我國國土面積遼闊，軟土在我國分布也很廣。軟弱土體結構、形成原因特殊，物理力學特性很差，具有大孔隙、低承載、高壓縮、不穩定、難處理的不良工程特性。軟土的變形和強度問題都是道路橋梁工程中必須十分注意的，尤其是變形問題，過大的沉降及不均勻沉降造成了軟土地區大量的工程事故。在道路橋梁工程的軟土地基進行設計與施工時，必須從地基、結構、施工、使用等各方面綜合全面地考慮，采取合理適用的地基處理方法，提高地基承載力，減小不均勻沉降，保證道路橋梁的安全和正常使用。

一、軟土地基的工程特性

軟土一般是在靜水或緩慢水流環境下沉淀形成的飽和、大孔隙粘性土，通常夾雜有貝殼、泥炭或生物殘骸等。據我國《巖土工程勘察規范》（GB 50021--2002）中的定義，凡天然孔隙比大于1.0，且天然含水量大于液限的細粒土為軟土，包括淤泥、淤泥質土、泥炭、泥炭質土。除此之外，軟土還包括部分沖填土、雜填土、人工吹填土等軟弱土層。軟土地基通常具有以下工程特性。：（1）大孔隙比：由于其形成條件和土體顆粒組成的內在特性，軟土土體顆粒之間空隙很大，天然空隙比通常大于1，土體含水量通常處于飽和狀態，天然含水量接近或大于液限。（2）低承載力：軟土地基抗剪強度很低，天然地基承載力一般不大于60KPa，不排水抗剪強度一般小于30KPa，未經處理加固，通常無法滿足承載要求，處理加固不善，往往由于地基承載力不夠造成建筑倒坍、結構破壞等質量事故。（3）滲透性差，處理難：軟土具有親水性，滲透性很差（滲透系數約在10-7～10-9cm/s 之間，水平方向約在10-4～10-5cm/s 左右；），土體中得水分大部分與固體顆粒形成結合水，內部水分很難排除，因此夯實、擠密、排水、膠結等通常的加固原理很難對其產生本質性的工程性能改良。（4）高壓縮性：軟土由于孔隙比大，土體顆粒間結構不連續，而具有高壓縮性的特點，壓縮系數α1-2， 一般在0.5～2.0MPa-1 之間，有的可達2.3MPa-1；。軟土地基固結周期長，承載后變形大，長期不能穩定，容易造成地面大面積下沉、基礎底板不均勻沉降，梁柱等結構件開裂等問題，從而影響正常使用性能，進而造成建筑結構破壞等。（5）高靈敏度、不穩定：軟土結構非常靈敏，易于破壞，其靈敏度在3～16 之間，受到擾動（振動、攪拌等）后，強度顯著降低，且很難恢復。同時軟土具有流變性，變形持續發生，沉降穩定歷時長，一些深厚的軟土沉降持續數年甚至數十年之久。

二、道路橋梁工程中軟弱地基處理方法

由于軟土物理性能及其工程特性的特殊性，常規的地基處理方法及通常的加固原理很難對其工程性能產生本質性的改良，即便是目前最為適用的預壓固結法在處理效果上也有一定局限，而且單一、常規的處理方法也無法達到理想效果。同時，受場地條件、地層分布、軟土成因、施工方法、工程的特點等諸多因素影響，軟土地基處理要結合工程實際，因地制宜，針對具體情況采取合理適用的治理方法和應對措施。下面就一些常用的軟土地基處理方法及其適用性進行介紹。

1、預壓排水固結。通常有真空預壓、堆載預壓、真空-堆載聯合預壓等方法，通過在軟土地基上施加荷載，使軟土地基逐漸排水固結，預先完成變形沉降，并提高土體強度。本法適用于深厚的淤泥、淤泥質土等軟土地基，能對軟土地基工程特性進行整體性的改良，但承載力提升有限，在工后沉降變形控制方面比較有利。

2、表層加固法.對于軟土地基之上覆蓋有一定厚度的較好地層時，可通過各種常規地基處理方法進一步加固上部土層，使其形成硬殼層；也可對表層的軟土進行在一定深度的換填、擠淤、灰土拌合等方法進行表層加固。表層加固通過大幅提高表層土體的整體強度和承載力，減小荷載影響的深度，以滿足使用要求，對沉降變形沒有嚴格要求的簡單建筑物比較適用。

3、換填、置換。常見的處理方法有直接將軟土挖出，采用級配砂石、粉煤灰、二灰土、水泥拌合土等進行分層碾壓回填，也有強夯置換、動力擠淤等方法。本法適用于厚度不大、下部有較好地基持力層的淺層軟土地基處理，同時也可用于開挖后局部的軟弱地基處理，尤其是工程體量不大時，該法簡單方便、高效快捷。

4、置換加強--復合地基。通常采用的地基處理方法有水泥攪拌樁、旋噴樁、夯擴碎石樁等，通過在軟弱地基中植入強度、承載力遠高于軟土的加強樁體，形成復合地基以達到改善地基強度的目的。該法適用于軟土厚度較大的淺層軟土地基處理，但隨著軟土厚度的增加，處理效果也越來越不理想，而且造價也比較高昂，不太經濟。該法能大幅提高地基承載力，對于對變形沉降控制不太嚴格的簡單工程，比較適用。

三、道路橋梁工程中軟土地基工程應對措施

軟土地基強度低、壓縮性較高，加載變形大，沉降穩定周期長；即便采取了地基處理措施，使得地基承載力滿足要求，也極易因變形過大而影響正常使用功能，同時也可能因不均勻沉降造成柱傾覆或折斷坍塌等危害。因此在軟土地基上進行工程建設活動時，除了采取合理適用的地基處理方法外，還須在結構設計以及施工中采取科學合理的應對措施。

1、設計措施。（1）設計應力求體形簡單、荷載均勻，過長或復雜的結構，應設變形縫。（2）注意減小荷載和軟土地基的附加應力。

2、 施工措施。（1）合理安排施工順序，一般應先施工高度大、重量重的部分，后施工高度低和重量輕的部分，并盡可能加大兩者間的時間問隔，以減少部分差異沉降。（2）控制施工速度和加載速率不要太快，使地基逐漸固結，強度逐漸提高，這樣可使地基土不發生流塑擠出，避免建筑物產生局部破壞或傾斜。（3）基槽開挖時預留約20 cm 厚的保護層，避免擾動土體而破壞土的結構。若已被擾動，應挖去擾動部分，用砂、碎石回填處理。

3、 結構措施。（1）選用筏板基礎或箱形基礎，提高基礎的剛度和整體性，減小基底附加壓力，減小不均勻沉降。（2）充分利用表層硬土，合理設置基礎深度，采用淺埋基礎方案，避免上部硬土層被刺穿破壞，盡量降低下部軟土的附加應力。

結束語

在我國部分沖積平原以及沿江、沿湖等經濟發達地區，普遍存在著軟土。軟弱地基因其低承載、高壓縮、大孔隙、不穩定、難處理的通性，當地基在上部荷載作用下，產生嚴重沉降或者不均勻沉降時，使得道路橋梁發生整體傾斜，甚至基礎斷裂。加強軟土地基處理技術在道路橋梁中的應用研究，是提高道路橋梁工程質量的關鍵環節。因此加強對軟弱地基的處理，對我國交通具有現實意義。

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