淺談軟土地基下沉的原因與防治措施

張楊林

摘要：隨著我國(guó)公路事業(yè)的蓬勃發(fā)展，尤其是高等級(jí)公路的普遍應(yīng)用，對(duì)公路軟土地基提出了較高的要求。而公路工程不可避免的要經(jīng)過大量的軟土地區(qū)，所以軟土地基的處理與防治就成為影響工程質(zhì)量與投資效益的關(guān)鍵一環(huán)。筆者對(duì)軟土地基的成因與防治措施作一簡(jiǎn)要探討。

關(guān)鍵詞：軟土地基；下沉；防治措施

中圖分類號(hào)：TU753.31文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1000-8136(2009)35-0045-02

軟土地基是指天然含水量高、孔隙比大、壓縮性高、抗剪強(qiáng)度低的細(xì)粒土軟弱地基。軟土地基極易變形，造成路基整體下沉或局部沉陷，導(dǎo)致路面破壞。公路構(gòu)造物也會(huì)由于軟土地基失穩(wěn)，造成結(jié)構(gòu)物破壞、橋頭錯(cuò)臺(tái)等一系列的公路病害。

1原因分析

1.1地質(zhì)原因

在工程地質(zhì)不良、泥沼軟基豐富的地段填筑路堤，當(dāng)路堤填料不斷增加時(shí)，路基產(chǎn)生壓縮沉降或擠壓位移，致使路堤隨之沉降。

1.2路基填料

在《公路路基施工技術(shù)規(guī)范》(JTGF10－2006)中，對(duì)路基填料有以下規(guī)定：

(1)含草皮、生活垃圾、樹根，腐殖質(zhì)的土嚴(yán)禁作為路基填料。

(2)泥炭、淤泥、凍土、強(qiáng)膨脹土、有機(jī)質(zhì)土及易溶鹽超過允許含量的土，不得直接用于填筑路基。

(3)液限大于50％，塑性指數(shù)大于26，含水量不適宜直接壓實(shí)的細(xì)粒土，不得直接作為路基填料。

(4)粉質(zhì)土不宜直接填筑于路床，不得直接填筑于浸水部分的路堤及冰凍地區(qū)的路床。

1.3地下水和地表水

水是公路的天敵，對(duì)路基更是危害無窮，當(dāng)水進(jìn)入路基后導(dǎo)致路基填料含水量增大，強(qiáng)度穩(wěn)定性降低，造成路基沉陷等一系列公路病害。

1.4設(shè)計(jì)方面

由于工程前期地質(zhì)勘測(cè)資料不全、不細(xì)，未能真實(shí)反映出軟土地基，或者由于設(shè)計(jì)部門設(shè)計(jì)不完善甚至未做任何地基處理措施導(dǎo)致填筑起的路基在施工過程中或者工程完工后出現(xiàn)不同程度的沉陷。

1.5施工方面

首先進(jìn)行軟地基處理時(shí)，由于加載過快，未能及時(shí)進(jìn)行沉降位移速率觀測(cè)，當(dāng)接近或超過臨界填土高度時(shí)，仍快速填筑，當(dāng)荷載超過地基承載能力，導(dǎo)致路堤失穩(wěn)。其次，軟土地區(qū)路堤施工計(jì)劃中未考慮地基固結(jié)工期以及在施工過程中，對(duì)質(zhì)量把關(guān)不嚴(yán)。未能達(dá)到軟基處理的設(shè)計(jì)要求，都會(huì)直接導(dǎo)致路基下沉。

2防治措施

軟土地基具有較大的破壞性，因而只要外在荷載加在土基上出現(xiàn)有害的過大變形和強(qiáng)度不夠等現(xiàn)象都需對(duì)沉降進(jìn)行防治處理，其目的是改善地質(zhì)力學(xué)性能，增加其穩(wěn)定性。軟土地基防治首先要提高路基設(shè)計(jì)質(zhì)量，方案要切實(shí)可行。設(shè)計(jì)部門在設(shè)計(jì)前要對(duì)沿線的地質(zhì)地層情況、各類土質(zhì)、路基填料進(jìn)行全面調(diào)查和試驗(yàn)，在此基礎(chǔ)上應(yīng)因地制宜，就地取材，制定出合理有效的軟基處理方案。下面介紹幾種常用的處理方法。

2.1砂(礫)墊層

砂(礫)墊層采用砂或天然級(jí)配砂礫，經(jīng)分層壓實(shí)。作為地基的持力層，提高基礎(chǔ)下部地基強(qiáng)度，并通過墊層的壓力擴(kuò)散作用，降低對(duì)地基的壓實(shí)力。減少變形量。同時(shí)墊層可起到排水作用，地基土中孔隙水可通過墊層快速排出，能加速下部土層的沉降和固結(jié)。該方法適用于2m以內(nèi)軟弱、透水性強(qiáng)的黏性土地基。不宜用于加固濕陷性黃土地基及滲透系數(shù)極小的黏性土地基。

2.2拋石擠淤

在淤泥厚度小于3m，表層無硬殼，呈流動(dòng)狀態(tài)，排水困難，石塊易于取得的條件下采用拋石擠淤的方法。這種方法是為了換填但不進(jìn)行挖掘，而是靠換填材料的自重使軟弱層遭受破壞后被強(qiáng)制擠出而進(jìn)行的換填。拋投石塊的順序應(yīng)沿路中線向前拋填，然后向兩側(cè)擴(kuò)展，以便淤泥向兩旁擠出。片石高出軟土后，應(yīng)用較小石塊填塞墊平，再用重型機(jī)械碾壓，以使填石緊密，并在其上鋪設(shè)反濾層后再進(jìn)行填土。

2.3加固土樁法

加固土樁主要是以水泥、石灰、粉煤灰等材料作為固化劑的主劑，利用深層攪拌機(jī)械和原位軟土進(jìn)行強(qiáng)制攪拌，經(jīng)過物理化學(xué)作用生成一種特殊的具有較高強(qiáng)度、較好變形特性和水穩(wěn)性的混合柱狀體。它對(duì)提高軟土地基承載能力，減少地基的沉降量有明顯效果。

2.4土工合成材料

在地下水位較高的松軟土基路堤中，采用墊隔土工布加強(qiáng)路基剛度，且利于排水。在高填路堤，可適當(dāng)分層墊隔。在軟基上墊隔土工布時(shí)可使荷載均勻分布，從而有效地避免不均勻沉降。

2.5４砂樁和袋裝砂井法

砂樁處理法是在軟土地基中鉆成一定直徑的孔眼，灌以粗砂或中砂。利用上部荷載作用加速軟土的排水固結(jié)的方法。袋裝砂井是事先把砂裝入長(zhǎng)條形、透水性好的編織袋內(nèi)，然后用專門的機(jī)具設(shè)備打人軟土地基內(nèi)代替普通大直徑砂井。袋裝砂井既有大直徑砂井的作用。又可以保證砂井的連續(xù)性，避免縮徑現(xiàn)象。另外由于袋裝砂井的直徑小，材料消耗小，工程造價(jià)低，施工速度快，設(shè)備輕型，更適應(yīng)在軟弱的地基中施工。

2.6碎石樁

碎石樁是利用一個(gè)產(chǎn)生水平向振動(dòng)的管狀設(shè)備，以高壓水流邊振邊沖在軟弱黏性地基中成孔，在孔內(nèi)分批填入碎石加以振密制樁，與周圍黏性土形成復(fù)合地基，這種加固技術(shù)稱為振沖置換法或碎石樁法。與排水固結(jié)法相比，其加固期短，可以采用快速連續(xù)加載方法施工路堤，對(duì)縮短工期十分有利。

2.7塑料排水板法

塑料排水板是在紙板排水的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種方法，它的優(yōu)點(diǎn)是：?jiǎn)慰走^水面大，排水暢通，質(zhì)量小。強(qiáng)度高，耐水性好。塑料排水板是由芯體和慮套組成的復(fù)合體，或是由單一材料的多孔管道板帶。濾膜芯帶復(fù)合結(jié)構(gòu)塑料排水板有兩種材料組合而成，中間為帶有各種通水孔道的芯板。如口琴型、城墻型、圓孔型、雙面交錯(cuò)凹凸乳頭型等，外面包裹一層無紡?fù)凉た椢餅V層。目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的塑料排水板均屬這一類。單一多孔管道板帶一般采用兩片聚乙烯(或其他高分子材料)微孔薄片黏合(或壓合)而成，中同具有多孔管道。這種排水板制作工藝比較復(fù)雜，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)較少見。

2.8強(qiáng)夯和強(qiáng)夯置換法

強(qiáng)夯法即“強(qiáng)力夯實(shí)法”或稱“動(dòng)力固結(jié)法”。它是將重錘從高處自由落下，給土體以沖擊和振動(dòng)，從而提高地基的強(qiáng)度。降低土體的壓縮性。強(qiáng)夯置換法利用重錘高落差產(chǎn)生的高沖擊能將碎石、片石、礦渣等性能較好的材料強(qiáng)力擠入地基中，在地基中形成一個(gè)一個(gè)的粒料墩，墩與墩間土形成復(fù)合地基，以提高地基承載力，減少沉降。

軟土地基的處理除以上幾種常用的方法外。還有真空預(yù)壓、真空堆載聯(lián)合預(yù)壓、水泥粉煤灰碎石樁、沉管灌注樁、靜壓管樁等多種方法，但目的只有一個(gè)，就是要增強(qiáng)路基的穩(wěn)定性，減少工后沉降。為此，除選擇合理的處理方案外，還要在施工中嚴(yán)格施工工序和規(guī)范要求，保證工程質(zhì)量，并在施工過程中做好穩(wěn)定性和沉降的動(dòng)態(tài)觀測(cè)，以確保路堤在施工中的安全和穩(wěn)定，并能正確預(yù)測(cè)工后沉降，使工后沉降控制在設(shè)計(jì)的允許范圍之內(nèi)。

總之，軟土地基處理是一個(gè)比較復(fù)雜的問題，我們必須在取得可靠的地質(zhì)資料和試驗(yàn)數(shù)據(jù)后，因地制宜，制定切實(shí)可行的處理方案，才能使這一公路病害得到有效的控制。