公路软土地基的加固措施
2015-07-29
引言
公路跨越的空间距离大，而我国地理地貌结构又丰富，软土在我国分布十分广泛,其中沿海地区、长江、珠江三角洲等滨海和湖沼地带尤为普遍，从而不可避免地带来公路路基穿过软土地区的情况。文章首先从软土的工程特性出发，总结概括软土对公路工程的危害及实施软土地基的必要性，分析公路软土地基施工所面临的问题，探讨软土地基常见的加固方法。
一、软土的工程特性
（1）高压缩性。一般正常固结的软土的压缩系数约为α1-2=0.5～1.5MPa-1，最大可达α1-2=4.5MPa-1；压缩指数约为Cc=0.35～0.75。软土含水量较高，孔隙比大。一般含水量为35%～80%，孔隙比为1～2。在压力作用下，容易发生压缩变形，大部分压缩变形发生在垂直压力100KPa左右。
（2）抗剪强度很低。根据土工试验的结果，我国软土的天然不排水抗剪强度一般小于20kPa，其变化范围在5～25kPa；有效内摩擦角约为20°～35°；固结不排水剪内摩擦角12°～17°。正常固结的软土层的不排水抗剪强度往往是随距地表深度的增加而增大，每米的增长率约为1～2kPa。
（3）触变性——原状土受扰动以后，破坏了原有结构，降低了土的强度，经过一段时间沉积，强度又会恢复的性质。
（4）渗透性很小。软土的渗透系数一般约为1×10-6～1×10-8cm/s，不利于排水。
（5）非均匀性——因沉积环境变化，常夹有厚薄不等的粘土层，使地层在垂直和水平分布上不均匀。
（6）具有明显的流变性。在荷载作用下，软土承受剪应力的作用产生缓慢的剪切变形，并可能导致抗剪强度的衰减，在主固结沉降完毕之后还可能继续产生可观的次固结沉降。
二、软土对于公路工程的危害
根据上述软土的特点，以软土作为公路的地基是十分不利的，具体危害概括为如下几点：
(一)影响交通安全。出现路基的滑移，开裂，路面起伏不平，桥涵通道等人工构造物处的跳车颠簸等质量通病，给公路行车安全带来不同程度的危害。
(二)损害构造物。造成地基失稳，使构造物沉降过大或不均匀沉降，对构造物造成不同程度的危害。路基施工时要对软土地基进行处理，保证公路的稳定性，使来往车辆及司乘人员安全，快速，舒适地行驶在公路上。
(三)浪费资源，损害公共财物，增加工程造价。公路建设需要耗费大量的人力、物力，是一件浩大的工程，地基出现问题，公路又要重新返工补救。又需再次投入大量的人力物力。造成大量财物及资源的浪费。
三、公路工程实施软土地基的必要性
据以上软土的工程特性及对公路的危害，对软土实施加固地基，是十分必要的：
（一）增加地基的不透水性，常用于防止流砂、钢板桩渗水、坝基漏水、隧道开挖时涌水以及改善地下工程的开挖条件；截断渗透水流，增加边坡、堤岸的稳定性。
（二）提高地基承载力，减少地基的沉降和不均匀沉降，增强压密稳定力度和较短时间达到最终沉降，消除侧向滑动位移，以免路堤向两侧膨胀挤出，确保路基及其外侧建筑物、或其他农田、虾池、鱼塘的安全。
（三）对公路软土地基的成功处理，已经成为提高建设速度、确保工程质量、降低工程造价的重要措施之一。软土地基的加固处理质量直接影响到路基的基础承载力，也是保证道路建成后安全、高效运营的关键。
四、现有软土地基处理方法存在的问题
(一)未能因地制宜合理选用处理方法。
在合理选用地基处理方法方面有时存在一定的盲目性。例如饱和软粘土地基不适宜采用振密、挤密法加固。根据工程地质条件和地基加固原理，因地制宜合理选用处理方法特别重要。在这方面，现在的问题是对几个技术上可行方案进行比较、优化不够。采用的不是较好的方法，更不是最好的方法。有时工程问题是解决了，但造价高和工期长。
（二）不能正确评价每种地基处理方法的适用性。
人人都承认每种地基处理方法都有一定的适用范围，但遇到具体问题就会盲目扩大其应用范围，对这种情况施工单位更应注意。
五、软土地基加固措施
软土由于具有含水量高、压缩性大、透水性差和流变性强等工程特性，一般不能直接作为天然地基使用，需经过加固处理以减小道路路基在荷载作用下引起的沉降或不均匀沉降。不同的措施是有其针对性的,有时需要采用综合治理，软土路基处理方法较多，分类也各有不同，常用的处理方法主要有：
（一）浅层软弱地基的处理
《建筑地基处理技术规范》中规定：垫层法适用于淤泥、淤泥质土、湿陷性黄土、素填土、杂填土地基及暗沟、暗塘等浅层软弱地基及不均匀地基的处理。换填垫层法按其换填材料的功能不同，又分为垫层法和褥垫法。
1. 垫层法——又称开挖置换法、换土垫层法，简称换土法。通常指当软弱土地基的承载力和变形满足不了建（构）筑物的要求，而软弱土层的厚度又不很大时，将基础底面以下处理范围内的软弱土层的部分或全部挖去，然后分层换填强度较大的砂（碎石、素土、灰土、矿渣、粉煤灰）或其它性能稳定、无侵蚀性的材料，并压（夯、振）实至要求的密实度
2. 褥垫法——是将基础底面下一定深度范围内局部压缩性较低的岩石凿去，换填上压缩性较大的材料，然后分层夯实的垫层作为基础的部分持力层，使基础整个持力层的变形相互协调。褥垫法是我国近年来在处理山区不均匀的岩土地基中常采用的简便易行又较为可靠的方法
（二）深层软弱地基的处理
1.强夯法。对于地质分层较为均匀，上部结构较为密实、下部软土已经固结的地基，可以采用强夯处理，这种方法是反复将夯锤（质量一般为100～400kN）提到一定高度使其自由落下（落距一般为10～40m），给地基以冲击和振动能量，从而提高地基的承载力，降低土的压缩性、改善砂土的抗液化条件、消除湿陷性黄土的湿陷性等。同时，夯击能还可提高土层的均匀强度，减小将来可能出现差异沉降。处理后地基沉降也比较均匀，地基差异小，能有满足路基的稳定性要求。
2.排水固结法。对于下部软塑、流塑、淤泥等未固结的饱和软粘土，建议采用排水固结法进行排水，加快软土地基固结沉降。采用预压、降低地下水位、电渗等方法促使土层排水固结，以减少地基的沉降和不均匀沉降，提高承载力。主要用于处理软弱粘性土地基。
3.加筋法是在土中埋设土工聚合物（即土工织物）或拉筋，形成加筋土或各种复合土工结构，或沿不同方向设置直径为75mm-250mm的桩，形成树根状桩群，即所谓树根桩，以减小地基沉降，提高地基承载力或增强土体稳定性。土工聚合物还可起到排水、反滤和隔离作用。如下图。
土工格栅加筋挡墙
4.桩基法。当淤土层较厚，难以大面积进行深处理，可采用打桩办法进行加固处理。而桩基础技术多种多样，早期多采用水泥土搅拌桩、砂石桩、木桩，目前很少使用,一是水泥土搅拌桩水灰比、输浆量和搅拌次数等控制管理自动化系统未健全，设备陈旧，技术落后，存在搅拌均匀性差及成桩质量不稳定问题；二是砂石桩用以加固较深淤泥软土地基，由于存在工期长，工后变形大等问题，已不再用作对变形有要求的建筑地基处理；三是民用建筑已禁用木桩基础。
5.反压护道法是在路提两侧真筑一定宽度的护道，使路堤下的淤泥或泥炭向两侧隆起的趋势得到平衡，以提高路堤在施工中的滑动破坏安全系数，达到路堤稳定的目的。反压护道法加固路基的特点是不需要特殊的机具设备和材料，施工简易，但占地较多、用土量较，后期沉降大，养护工作量大。一般适用于非耕作区、取土方便的地区和路堤高度不大于(5／3—2)倍极限高度路段的软土处理，对泥沼不宜采用。
结语
地基的质量对工程产品的使用性能影响较大，软土地基的加固处理质量直接影响到路基的基础承载力，也是保证道路建成后安全、高效运营的关键，施工的技术人员必须意识到软土地基的危害性，认真测定基底的承载力，并根据不同的地质情况，采用切实可行的处理方案，同时一定要采集施工后的沉降数据，积累经验，为今后的施工打下坚实的基础。软土地基的处理方法很多，前辈们的工程实践经验很宝贵，值得我们借鉴，在实际工程中需要我们也要勇于探索，力求用最简单 最经济的施工方法完成任务！
