浅谈软土路基加固防护技术
2015-12-03
随着国民经济的快速发展，为了加快区域间的经济来往，国家和地方政府不断投入更多的资金进行交通运输工程基础设施的建设。在这种建设背景驱动条件下，公路建设也进入一个高速建设发展时期，大量大流量、长距离的公路逐步开工兴建。软土路基是公路建设过程中非常多见的，也是公路修筑过程中需要解决的一个重要技术难关，是工程投资成本和质量控制的重要组成部分。路基是公路建设的重要组成部分，是按照设计路线位置和相应技术规范要求修筑的带状构造物，用来承受由路面传来的荷载形变压力，不仅要有足够的强度，同时还要有足够的稳定性、耐久性和抗震性。社会的发展对公路的数量和质量都提出了新的更高的要求，实践表明，在公路的修筑过程中，软土路基的加固处理是保障工程建设质量和进度重要措施，需得引起特别的重视。在公路修筑过程中，如果对软土路基不加以任何处治措施或处理措施不当时，均会导致路基出现失稳、失衡、过量沉降变形等现象，直接影响到工程建设质量和竣工后的安全稳定运营。软土即为通常所说的软塑或者流塑状态下的黏性土，其主要特点是强度低、天然含水量大、压缩性高、孔隙比大的软弱特殊工程地质土层。软粘性土、淤泥质土、淤泥三种土质的总称即为软土。软土由于具有蠕变性、触变性等特殊工程地质特性，因此在实际公路路基设计和施工过程中，必须根据工程特性，制定科学合理的加固措施，有效提高软土路基的综合稳定性和耐久性，保证工程在建设期间和竣工后具有高的质量水平。
1.软土路基综合加固治理方法
1.1 铺筑砂垫层法
对于浅层软土路基而言可以采用铺筑砂垫层的治理方法，利用路基松软过湿的地表面形成一薄层填土，解决地基抗剪强度不足情况。通过铺筑砂垫层可以防止由于施工过程中局部承载力丧失或减弱引起的路基回填土与软土路基相互混杂现象，降低路堤不均匀沉降程度。铺筑砂垫层法主要用于工程地质软土层较薄，路基施工后沉降变形量不大的地段。由于在路基填土过程中，上部荷载会逐步增加，加上软土路基天然含水量大，排水就成了浅层软土路基处理的另一个技术问题。利用在路堤底部地面上增设一层砂层作为排水砂垫层，可以促进软土地基固结时渗出的多余水从排水砂垫层中有效排走。在砂垫层材料选择上，为了确保排水通畅，应该选用渗水性能较好的中粗砂材料，同时要求砂中的含泥量(不大于0.074mm 的砂粒)总量不宜大于15%。在填筑前，应先由测量组精确进行砂垫层的边线放线，并在边线宽度上做预宽处理预留足够的路基沉降量。排水砂垫层厚度通常应保证在0.6-1.0m之间。为了防止渗水返上路基路面，可以在砂垫层上增填一层黏性土，并在路基两侧修筑排水沟将从排水砂垫层中渗出的水有效排出路基以外，以保障路基的综合稳定性和耐久性。
1.2 粉喷桩加固处理
利用专门的粉喷桩钻机等仪器设备，借助压缩空气巨大的压力，将水泥进行喷射，并经强制原位搅拌压缩，有效吸收深层软土层中的水分。在搅拌过程中为加固材料提供一个良好的接触空间和时间，通过强烈的物理化学反应，在深层软土层中形成具有很大强度的水泥桩体，并与桩柱体间的土体一起共同挤压作用形成一个复合地基，从而有效增加软土地基的强度。经过粉喷桩加固处理后的软土地基的容许承载力通常比天然地基要提高1.0-1.5倍左右，同时可以提高地基的抗侧向变形能力。
1.3 敷设塑料排水板
通过人为在地基软土层中插入带有孔道的塑料排水板，在软土层中形成一个渗水通道，为软土地基固结增加额外畅通的排水途径，缩短排水距离和时间。在路堤填土过程中在自重负荷的作用下加快软土地基排水固结过程，从而提高软土路基的强度和承载力。敷设塑料排水板最大有效处理深度为18m。但由于塑料排水板自身有一定的厚度，容易破坏路基的硬壳层，而且可能增加软土层的沉降量，造成路基土体发生扰动使原土结构遭到破坏。尤其对于一些地势较低的软土层施工段，在采用外插塑料排水板作为排水通道的方法时，当路基地下水位受江河、雨降等原因影响时，地下水就可能反侵入路基深处降低路基的稳定性和耐久性。敷设塑料排水板因其施工成本低、程序简单快捷方便，在地势高的软土地基施工中得到广泛的应用推广。塑料排水板要在排水砂垫层完成后方能施工，并由专门的测量人员测量出需要加固处理的范围，用小竹签定出每根排水板敷设的具体位置。在插板过程中，由插板机对中调平，将排水板在钻头处安放好，然后开动打桩机锤打钻杆，按照设计深度要求将塑料排水板送入到指定位置后，把钻机钻杆提出地面，并将露出地面的塑料排水板在预留一定富余长度后进行有效截断，最后在塑料排水板四周用砂进行充分填充。“回带”是塑料排水板施工过程中容易出现影响施工质量的主要原因，因此要采用在钻头用短钢筋头等方法有效防止塑料排水板随钻杆提升而“回带上升”现象发生。
1.4 等(超)载预压法
在路基施工过程中，利用路基上的基荷负载不断对地基施加承载应力，使路基不断通过沉降而逐步趋近平稳。等(超)载预压法是利用路基荷载对地基施加应力使之不断沉降且渐趋稳定。等(超)载预压法是软土路基最为经济的加固治理方法，不仅能够有效控制工程投资成本，同时其加固效果实在，可以有效降低施工后沉降变形量。对于有砂夹层或下卧砂层的路基软土层而言，因其自身具备良好的固结排水条件，因此，只需要一定的等(超)载预压期，就可以利用路基负载压力达到排水固结目的，从而有效节省大量工程软土路基加固治理费用，提高工程的总体经济效益。为了保证公路的舒适性，对于不同部分的施工沉降量要求也会不一样，因此，在采用等(超)载预压法作为公路软土路基治理方法时，应该根据相关规范和设计要求采用不同的预压强度和高度。
2.路基防护
2.1 坡面防护
地表水流的冲刷、坡面岩土的风化剥落、公路运行环境的不协调等原因是造成路基排水不畅的主要原因。公路坡面防护可以有效保障路基排水通畅，提高其稳定性和耐久度。对于干旱缺水的施工地段，边坡防护种草类型就显得十分重要。现公路施工中普遍采用草坪植生带，即将草籽、肥料和土按照设计标准要求均匀拌和后裹于土工物内，当草籽自身发芽生长过程中就会起到固结土壤的作用。
2.2 冲刷防护
沿河路基容易受河道水位的影响，遭受边坡冲刷。在公路路基边坡冲刷防护中仍采用直接防护措施。利用高强度土工格栅代替传统防护中的铁丝作为石笼，用聚脂或聚胺脂类土工织物作为混凝土护坡模袋做成路基边坡护面板，构筑防护河水水浪冲击的边坡防护带。同时采用高强度土工格栅的防护石笼很能适应路基土体的不均匀沉降。
2.3 支挡防护
在公路路基防护中挡土墙是一种普遍采用的支挡防护措施。在石料丰富、墙高较低、地基土质较好的地段可以采用石砌的重力式挡土墙来作为路基支挡防护体。由钢筋混凝土结构组成的悬臂式挡土墙、扶壁式挡土墙、以及板柱挡土墙等由于因自身受力较均匀，且墙身圬工体积较小，对于施工较窄的地段可以有效解决路基防护问题。
3.结束语
公路交通是国民经济发展的主要基础设施，其路基稳定性和耐久性直接影响到公路施工整体质量和竣工后的使用效率。在对公路路基普遍采用的加固治理措施进行认真分析研究后，对路基常用的防护措施也进行了总结阐述。从设计标准、施工质量等方面有效控制路基沉降，提高其综合强度和耐久度，从源头上、根本上建设出高社会效益和质量的“惠民”公路工程。
