公路軟土地基的加固措施
2015-07-29
引言
公路跨越的空間距離大，而我國(guó)地理地貌結(jié)構(gòu)又豐富，軟土在我國(guó)分布十分廣泛,其中沿海地區(qū)、長(zhǎng)江、珠江三角洲等濱海和湖沼地帶尤為普遍，從而不可避免地帶來(lái)公路路基穿過(guò)軟土地區(qū)的情況。文章首先從軟土的工程特性出發(fā)，總結(jié)概括軟土對(duì)公路工程的危害及實(shí)施軟土地基的必要性，分析公路軟土地基施工所面臨的問(wèn)題，探討軟土地基常見(jiàn)的加固方法。
一、軟土的工程特性
?。?）高壓縮性。一般正常固結(jié)的軟土的壓縮系數(shù)約為α1-2=0.5～1.5MPa-1，最大可達(dá)α1-2=4.5MPa-1；壓縮指數(shù)約為Cc=0.35～0.75。軟土含水量較高，孔隙比大。一般含水量為35%～80%，孔隙比為1～2。在壓力作用下，容易發(fā)生壓縮變形，大部分壓縮變形發(fā)生在垂直壓力100KPa左右。
?。?）抗剪強(qiáng)度很低。根據(jù)土工試驗(yàn)的結(jié)果，我國(guó)軟土的天然不排水抗剪強(qiáng)度一般小于20kPa，其變化范圍在5～25kPa；有效內(nèi)摩擦角約為20°～35°；固結(jié)不排水剪內(nèi)摩擦角12°～17°。正常固結(jié)的軟土層的不排水抗剪強(qiáng)度往往是隨距地表深度的增加而增大，每米的增長(zhǎng)率約為1～2kPa。
（3）觸變性——原狀土受擾動(dòng)以后，破壞了原有結(jié)構(gòu)，降低了土的強(qiáng)度，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間沉積，強(qiáng)度又會(huì)恢復(fù)的性質(zhì)。
?。?）滲透性很小。軟土的滲透系數(shù)一般約為1×10-6～1×10-8cm/s，不利于排水。
?。?）非均勻性——因沉積環(huán)境變化，常夾有厚薄不等的粘土層，使地層在垂直和水平分布上不均勻。
?。?）具有明顯的流變性。在荷載作用下，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，在主固結(jié)沉降完畢之后還可能繼續(xù)產(chǎn)生可觀的次固結(jié)沉降。
二、軟土對(duì)于公路工程的危害
根據(jù)上述軟土的特點(diǎn)，以軟土作為公路的地基是十分不利的，具體危害概括為如下幾點(diǎn)：
(一)影響交通安全。出現(xiàn)路基的滑移，開(kāi)裂，路面起伏不平，橋涵通道等人工構(gòu)造物處的跳車顛簸等質(zhì)量通病，給公路行車安全帶來(lái)不同程度的危害。
(二)損害構(gòu)造物。造成地基失穩(wěn)，使構(gòu)造物沉降過(guò)大或不均勻沉降，對(duì)構(gòu)造物造成不同程度的危害。路基施工時(shí)要對(duì)軟土地基進(jìn)行處理，保證公路的穩(wěn)定性，使來(lái)往車輛及司乘人員安全，快速，舒適地行駛在公路上。
(三)浪費(fèi)資源，損害公共財(cái)物，增加工程造價(jià)。公路建設(shè)需要耗費(fèi)大量的人力、物力，是一件浩大的工程，地基出現(xiàn)問(wèn)題，公路又要重新返工補(bǔ)救。又需再次投入大量的人力物力。造成大量財(cái)物及資源的浪費(fèi)。
三、公路工程實(shí)施軟土地基的必要性
據(jù)以上軟土的工程特性及對(duì)公路的危害，對(duì)軟土實(shí)施加固地基，是十分必要的：
?。ㄒ唬┰黾拥鼗牟煌杆?，常用于防止流砂、鋼板樁滲水、壩基漏水、隧道開(kāi)挖時(shí)涌水以及改善地下工程的開(kāi)挖條件；截?cái)酀B透水流，增加邊坡、堤岸的穩(wěn)定性。
（二）提高地基承載力，減少地基的沉降和不均勻沉降，增強(qiáng)壓密穩(wěn)定力度和較短時(shí)間達(dá)到最終沉降，消除側(cè)向滑動(dòng)位移，以免路堤向兩側(cè)膨脹擠出，確保路基及其外側(cè)建筑物、或其他農(nóng)田、蝦池、魚(yú)塘的安全。
?。ㄈ?duì)公路軟土地基的成功處理，已經(jīng)成為提高建設(shè)速度、確保工程質(zhì)量、降低工程造價(jià)的重要措施之一。軟土地基的加固處理質(zhì)量直接影響到路基的基礎(chǔ)承載力，也是保證道路建成后安全、高效運(yùn)營(yíng)的關(guān)鍵。
四、現(xiàn)有軟土地基處理方法存在的問(wèn)題
(一)未能因地制宜合理選用處理方法。
在合理選用地基處理方法方面有時(shí)存在一定的盲目性。例如飽和軟粘土地基不適宜采用振密、擠密法加固。根據(jù)工程地質(zhì)條件和地基加固原理，因地制宜合理選用處理方法特別重要。在這方面，現(xiàn)在的問(wèn)題是對(duì)幾個(gè)技術(shù)上可行方案進(jìn)行比較、優(yōu)化不夠。采用的不是較好的方法，更不是最好的方法。有時(shí)工程問(wèn)題是解決了，但造價(jià)高和工期長(zhǎng)。
（二）不能正確評(píng)價(jià)每種地基處理方法的適用性。
人人都承認(rèn)每種地基處理方法都有一定的適用范圍，但遇到具體問(wèn)題就會(huì)盲目擴(kuò)大其應(yīng)用范圍，對(duì)這種情況施工單位更應(yīng)注意。
五、軟土地基加固措施
軟土由于具有含水量高、壓縮性大、透水性差和流變性強(qiáng)等工程特性，一般不能直接作為天然地基使用，需經(jīng)過(guò)加固處理以減小道路路基在荷載作用下引起的沉降或不均勻沉降。不同的措施是有其針對(duì)性的,有時(shí)需要采用綜合治理，軟土路基處理方法較多，分類也各有不同，常用的處理方法主要有：
?。ㄒ唬\層軟弱地基的處理
《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》中規(guī)定：墊層法適用于淤泥、淤泥質(zhì)土、濕陷性黃土、素填土、雜填土地基及暗溝、暗塘等淺層軟弱地基及不均勻地基的處理。換填墊層法按其換填材料的功能不同，又分為墊層法和褥墊法。
1. 墊層法——又稱開(kāi)挖置換法、換土墊層法，簡(jiǎn)稱換土法。通常指當(dāng)軟弱土地基的承載力和變形滿足不了建（構(gòu)）筑物的要求，而軟弱土層的厚度又不很大時(shí)，將基礎(chǔ)底面以下處理范圍內(nèi)的軟弱土層的部分或全部挖去，然后分層換填強(qiáng)度較大的砂（碎石、素土、灰土、礦渣、粉煤灰）或其它性能穩(wěn)定、無(wú)侵蝕性的材料，并壓（夯、振）實(shí)至要求的密實(shí)度
2. 褥墊法——是將基礎(chǔ)底面下一定深度范圍內(nèi)局部壓縮性較低的巖石鑿去，換填上壓縮性較大的材料，然后分層夯實(shí)的墊層作為基礎(chǔ)的部分持力層，使基礎(chǔ)整個(gè)持力層的變形相互協(xié)調(diào)。褥墊法是我國(guó)近年來(lái)在處理山區(qū)不均勻的巖土地基中常采用的簡(jiǎn)便易行又較為可靠的方法
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1.強(qiáng)夯法。對(duì)于地質(zhì)分層較為均勻，上部結(jié)構(gòu)較為密實(shí)、下部軟土已經(jīng)固結(jié)的地基，可以采用強(qiáng)夯處理，這種方法是反復(fù)將夯錘（質(zhì)量一般為100～400kN）提到一定高度使其自由落下（落距一般為10～40m），給地基以沖擊和振動(dòng)能量，從而提高地基的承載力，降低土的壓縮性、改善砂土的抗液化條件、消除濕陷性黃土的濕陷性等。同時(shí)，夯擊能還可提高土層的均勻強(qiáng)度，減小將來(lái)可能出現(xiàn)差異沉降。處理后地基沉降也比較均勻，地基差異小，能有滿足路基的穩(wěn)定性要求。
2.排水固結(jié)法。對(duì)于下部軟塑、流塑、淤泥等未固結(jié)的飽和軟粘土，建議采用排水固結(jié)法進(jìn)行排水，加快軟土地基固結(jié)沉降。采用預(yù)壓、降低地下水位、電滲等方法促使土層排水固結(jié)，以減少地基的沉降和不均勻沉降，提高承載力。主要用于處理軟弱粘性土地基。
3.加筋法是在土中埋設(shè)土工聚合物（即土工織物）或拉筋，形成加筋土或各種復(fù)合土工結(jié)構(gòu)，或沿不同方向設(shè)置直徑為75mm-250mm的樁，形成樹(shù)根狀樁群，即所謂樹(shù)根樁，以減小地基沉降，提高地基承載力或增強(qiáng)土體穩(wěn)定性。土工聚合物還可起到排水、反濾和隔離作用。如下圖。
土工格柵加筋擋墻
4.樁基法。當(dāng)淤土層較厚，難以大面積進(jìn)行深處理，可采用打樁辦法進(jìn)行加固處理。而樁基礎(chǔ)技術(shù)多種多樣，早期多采用水泥土攪拌樁、砂石樁、木樁，目前很少使用,一是水泥土攪拌樁水灰比、輸漿量和攪拌次數(shù)等控制管理自動(dòng)化系統(tǒng)未健全，設(shè)備陳舊，技術(shù)落后，存在攪拌均勻性差及成樁質(zhì)量不穩(wěn)定問(wèn)題；二是砂石樁用以加固較深淤泥軟土地基，由于存在工期長(zhǎng)，工后變形大等問(wèn)題，已不再用作對(duì)變形有要求的建筑地基處理；三是民用建筑已禁用木樁基礎(chǔ)。
5.反壓護(hù)道法是在路提兩側(cè)真筑一定寬度的護(hù)道，使路堤下的淤泥或泥炭向兩側(cè)隆起的趨勢(shì)得到平衡，以提高路堤在施工中的滑動(dòng)破壞安全系數(shù)，達(dá)到路堤穩(wěn)定的目的。反壓護(hù)道法加固路基的特點(diǎn)是不需要特殊的機(jī)具設(shè)備和材料，施工簡(jiǎn)易，但占地較多、用土量較，后期沉降大，養(yǎng)護(hù)工作量大。一般適用于非耕作區(qū)、取土方便的地區(qū)和路堤高度不大于(5／3—2)倍極限高度路段的軟土處理，對(duì)泥沼不宜采用。
結(jié)語(yǔ)
地基的質(zhì)量對(duì)工程產(chǎn)品的使用性能影響較大，軟土地基的加固處理質(zhì)量直接影響到路基的基礎(chǔ)承載力，也是保證道路建成后安全、高效運(yùn)營(yíng)的關(guān)鍵，施工的技術(shù)人員必須意識(shí)到軟土地基的危害性，認(rèn)真測(cè)定基底的承載力，并根據(jù)不同的地質(zhì)情況，采用切實(shí)可行的處理方案，同時(shí)一定要采集施工后的沉降數(shù)據(jù)，積累經(jīng)驗(yàn)，為今后的施工打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。軟土地基的處理方法很多，前輩們的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)很寶貴，值得我們借鑒，在實(shí)際工程中需要我們也要勇于探索，力求用最簡(jiǎn)單 最經(jīng)濟(jì)的施工方法完成任務(wù)！
