道路工程中軟土地基問題分析與處理

馬立新

（臨沂經(jīng)發(fā)路橋工程有限公司，山東 臨沂 276000）

一、軟土地基及特點

春秋時期楚國李耳所著《老子》中有云“九層之臺，起于累土”，說明了地基基礎(chǔ)對工程項目的重要性。地基的狀況將直接影響到后續(xù)工程服務(wù)的安全性和使用性。因此，只有處理好地基、做好工程基礎(chǔ)，才能實現(xiàn)工程項目建設(shè)目標(biāo)，達(dá)到工程項目的設(shè)計使用壽命[1]。

軟土地基主要由以下的土層組成：各種淤泥、黏土和淤泥、淤泥質(zhì)土、軟填土、雜填土等高壓縮性不穩(wěn)定的大孔隙軟弱土層，內(nèi)部大部分具有一定含量的細(xì)顆粒有機(jī)物。軟土地基通常具有天然含水量高、天然孔隙比大、壓縮性高、抗剪強(qiáng)度低、滲透系數(shù)低、觸變性和流變性大等特點，需要適當(dāng)處理，以滿足道路工程的要求。

高壓縮性：軟土地基的軟土具有高壓縮性，因為孔隙體積與固體顆粒體積的比率大于1，內(nèi)部含水量大，體積密度小，土壤中含有大量的微生物，腐殖質(zhì)物質(zhì)和可燃?xì)怏w。長時間不容易達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，承載負(fù)荷引起的變形較大。

較低抗剪強(qiáng)度：抗剪強(qiáng)度是土體由外部荷載引起的剪應(yīng)力的極限數(shù)值，軟土地基的抗剪強(qiáng)度較低[2]。

滲水性低：軟土的滲水性很低，垂直方向基本不透水，不利于土體的排水固結(jié)，會增加工程地基的沉降時間。

觸變性：黏性土結(jié)構(gòu)受到擾動后，強(qiáng)度降低，但靜置一段時間后強(qiáng)度會逐漸增大，這種性質(zhì)就是土壤的觸變性。觸變性導(dǎo)致軟土地基在受振動荷載作用后，底部兩側(cè)易發(fā)生側(cè)向滑動、沉降和擠壓。

流變性：流變性是指軟土在長期持續(xù)荷載作用下的變形隨時間會顯著增大，導(dǎo)致長期強(qiáng)度遠(yuǎn)小于瞬時強(qiáng)度的特性，對道路工程的穩(wěn)定性非常不利。

非均質(zhì)性：由于細(xì)砂透鏡在軟土地基層中的存在，軟土地基在平面和豎向方向上存在明顯差異，導(dǎo)致工程不均勻沉降。

二、軟土地基造成的工程事故

不同位置土層和不同土層的軟土地基特性存在很大的差異，而且具有很大的不可預(yù)測性。在設(shè)計和施工過程中，不重視軟土地基或會引起工程中的各種工程質(zhì)量事故。常見的軟土地基工程質(zhì)量事故發(fā)生情況如下：

工程地質(zhì)勘察不詳細(xì)或勘察成果不準(zhǔn)確，導(dǎo)致本應(yīng)處理的軟土地基地段沒有得到適當(dāng)有效的處理設(shè)計，沒有考慮實際情況，由此引發(fā)的工程事故是道路工程建設(shè)中常見的現(xiàn)象。

當(dāng)根據(jù)工程地質(zhì)勘察結(jié)果確定為軟土地基，但由于軟土地基處理不當(dāng)、措施無效或處理效果不佳，會造成周邊建筑物失穩(wěn)、損壞或危及周圍建筑物的安全使用。

道路路基施工過程中，材料堆放不當(dāng)、分層填筑不按要求進(jìn)行，填筑過快、碾壓不當(dāng)，造成路堤失穩(wěn)。

在軟土地基上部通常有一層強(qiáng)度高于軟土的土層，稱為硬殼層。軟土地基上部的硬殼層由于路基填筑不當(dāng)而受到擾動或破壞，導(dǎo)致路堤失穩(wěn)。

臺背為軟土地基時，橋臺填筑會造成臺背填土、橋臺和樁基軟土層的大量沉降，從而產(chǎn)生縱向推力和摩擦力，橋臺經(jīng)常會引起水平位移或下沉，嚴(yán)重時會損壞橋臺和橋墩。

三、軟土地基的組成和處理的技術(shù)要求

在道路工程中，當(dāng)天然地基為軟土地基不能滿足公路工程地基的要求時，需要處理為人工地基，以滿足公路工程地基的要求，保證其安全和正常使用。道路工程對地基處理需要考慮的主要技術(shù)要求是地基承載力或穩(wěn)定性。在道路工程荷載作用下，道路地基要求穩(wěn)定，通常通過提高地基的抗剪強(qiáng)度，以保證地基的穩(wěn)定性。為了防止地基的過度沉降、水平位移或不均勻沉降，通常采取各種措施來提高地基土的壓縮模量，可以減少地基的過度或不均勻沉降。

在日常施工中，有兩種常見的滲透問題，一種是常見路堤工程地基的滲流超過允許值，造成大量失水，甚至導(dǎo)致?lián)跛⑿钏　Ａ硗庖环N是當(dāng)?shù)缆返鼗暮瘦^大時，地基土?xí)驖撛跊_刷和管道涌浪的損失而損壞，從而導(dǎo)致道路工程的損壞。工程中常用不透水地基或降低水壓等措施來防止?jié)B透；在動荷載作用下，軟土中飽和松散細(xì)砂和部分粉土將液化，土體質(zhì)量降低，抗剪強(qiáng)度甚至降至零。通常采用開挖和位移法或強(qiáng)夯法來改善地基土的特性，以消除液化問題。

四、軟土地基處理的主要方法

對于軟土地基經(jīng)過地基處理形成的人工地基，選擇地基處理方法的一般原則是：技術(shù)合理、施工方便、應(yīng)用安全、經(jīng)濟(jì)可靠。首先，根據(jù)工程項目對地基的各種要求和天然地基條件，確定是否需要處理地基；其次，根據(jù)天然地基地層條件、地基處理方法的原理、積累的工程經(jīng)驗、機(jī)械設(shè)備和材料條件，對地基處理方案進(jìn)行可行性研究，提出多種可行方案。最后，對提出的方案進(jìn)行技術(shù)、成本、進(jìn)度等方面的比較分析，并考慮環(huán)境保護(hù)要求，確定采用一種或多種地基處理方法[3]。常用的軟土地基處理方法如下:

土體土層改良方法。土體土層的改良方法可以從根本上改善軟土地基的物理力學(xué)性質(zhì)，提高地基土層的抗剪強(qiáng)度，提高土體的壓縮模量，或降低地基土的滲透性。

在地基中增設(shè)加強(qiáng)體法或加筋法。加固后的地基與現(xiàn)場地基土形成復(fù)合地基，提高地基承載力，減少地基沉降。

常用增設(shè)加強(qiáng)體是將水泥、石灰或其他化學(xué)固化漿液灌入土層中，在地基中形成加強(qiáng)體，達(dá)到地基處理的目的。

加筋法是在地基土中設(shè)置高強(qiáng)的加固材料例如鋼筋混凝土、土工格柵、土工織物等，以提高地基承載力，減少沉降。

加設(shè)地基樁法。加設(shè)地基樁后后，荷載由地基樁承擔(dān)并把荷載通過樁身直接傳遞到承載力大、模量高的土層中。

地基上部基礎(chǔ)加固糾偏法。采取措施加固原有路基或糾正路基原有變形。地基上部基礎(chǔ)加固包括地基加寬法、墩柱托換法、樁托換法和綜合加固法等。糾偏是指由于不均勻沉降引起的地基基礎(chǔ)的糾偏方法，主要包括裝載糾偏法、挖掘糾偏法、頂進(jìn)糾偏法和綜合糾偏法。

五、結(jié)語

軟土地基是影響道路工程質(zhì)量的重要因素，必須對其進(jìn)行處理。為了保證處理的可靠性，需要深入了解軟土地基的地質(zhì)條件，做好前期地質(zhì)調(diào)查工作，后根據(jù)地質(zhì)調(diào)查結(jié)果，選擇技術(shù)合理、施工方便、安全、適用、經(jīng)濟(jì)、可靠的處理方案。通過對道路工程軟土地基的處理，可以降低軟土地基對道路工程質(zhì)量的影響，有效保證道路工程的使用壽命，降低后續(xù)的養(yǎng)護(hù)成本。