公路施工中軟土地基的處理技術(shù)

陶云峰

山西路橋建設(shè)集團(tuán)國際公司，山西太原 030006

0 引言

軟土通常指的是沉積在水下的飽和粘性土，在我國的山間盆地或沿海的內(nèi)陸平原地區(qū)都有廣泛分布。軟土具有天然含水量高、孔隙比大、滲透系數(shù)小、壓縮性高、強(qiáng)度低等工程特性。隨著我國經(jīng)濟(jì)社會的高速發(fā)展，公路建設(shè)方面也取得了一系列巨大成就。由于公路的設(shè)計等級不斷提高，對公路路況指標(biāo)的要求也相應(yīng)提高了，在施工過程中，公路路基穿過軟土地域的情況也是不可避免的。在實(shí)際道路施工或者建筑物建造中，都要對公路軟土地基要進(jìn)行科學(xué)、妥當(dāng)?shù)奶幚?，處理好軟地基對提高工程進(jìn)度、保證工程質(zhì)量以及工程造價方面都要重要影響。

1 軟土地基的危害

軟土的天然特性對軟土路基來說，主要會產(chǎn)生以下兩方面的危害：1）軟土地基的強(qiáng)度較低，穩(wěn)定性也比較差，一旦路堤或者路面實(shí)際荷載超過軟土地基的抗剪強(qiáng)度承受范圍，軟土地基就會發(fā)生部分或者整體剪切破壞，導(dǎo)致路堤出現(xiàn)塌方或者橋臺被破壞的現(xiàn)象；2）軟土地基的流變性明顯。當(dāng)路面或者外部荷載過大，軟體地基就會因?yàn)槌惺芫薮蟮膲毫Χl(fā)生沉降變形，道路的使用就會受到影響。特別是發(fā)生的沉降不均勻或者面積過大時，道路就會因受到破壞發(fā)生開裂，導(dǎo)致整體地基失衡，失去穩(wěn)定性，從而出現(xiàn)橋頭跳車、路面沉陷等危害，影響到整個路段的使用[1]。

2 軟土地基處理的目的及把握的原則、標(biāo)準(zhǔn)

在對軟土地基進(jìn)行處理時，要把握好相應(yīng)的原則，針對路段的實(shí)際情況決定處理軟土的方法，嚴(yán)格執(zhí)行相應(yīng)的處理標(biāo)準(zhǔn)，以達(dá)到預(yù)期的路況目標(biāo)。

2.1 軟土地基處理的目的

在修建公路時，碰上軟土地基段，一定要本著科學(xué)的態(tài)度對不符合承載力要求的路段進(jìn)行處理，從而保證整個公路工程的質(zhì)量。由于各路段的地質(zhì)特性不同，路基的原始高度也存在差異，因此，對軟土地基進(jìn)行處理時，采用的方法和技術(shù)也要有所區(qū)分。通過使用換填、夯實(shí)、排水、擠密、膠結(jié)等辦法對地基進(jìn)行處理后，地基的工程特性得到一定程度的改善，最終實(shí)現(xiàn)理想的效果。具體目標(biāo)有：1）提高了地基的抗剪強(qiáng)度；2）降低了地基的壓縮性；3）改善了地基的滲透性。

2.2 軟土地基處理中應(yīng)把握的原則

一般情況下，對軟土地基的處理，一般本著堆載預(yù)壓自然沉降的基本原則開展，達(dá)到穩(wěn)定路基的目的。例如，當(dāng)填筑路堤的高度大于臨界高度時，如果工期允許，應(yīng)首先考慮運(yùn)用堆載預(yù)壓的辦法進(jìn)行處理，這種方法既簡單又經(jīng)濟(jì)實(shí)用。使路基在自然沉降中實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定，不主張立即采用深層處理的辦法。

然而，就我國的實(shí)際情況來看，由于政府實(shí)行拉動內(nèi)需的政策，公路建設(shè)的速度加快，從立項(xiàng)審批到投入建設(shè)需要的時間較短，運(yùn)用自然沉降使軟土路基穩(wěn)定的辦法是很難行得通的。在時間緊、工期要求短的現(xiàn)實(shí)情況下，對于處在高位路段的軟土地基要特別處理，運(yùn)用多種方法多管齊下。當(dāng)路堤填筑高度小于臨界高度時，路堤荷載水平不高，地基的總沉降量偏低，只需一點(diǎn)時間，就能達(dá)到穩(wěn)定的狀態(tài)，所以，在施工時間有限。工期比較緊迫的情況下，這種情況可以不做處理，采用自然沉降的辦法，實(shí)現(xiàn)路基穩(wěn)定。

2.3 軟土地基處理標(biāo)準(zhǔn)

公路的建設(shè)質(zhì)量是保證公路安全、有效運(yùn)行的關(guān)鍵所在公路地基一定要保持足夠的強(qiáng)度，同時，公路路基的沉降變形情況要得到嚴(yán)格的控制，一定要將路基的沉降值控制在可以承受的范圍內(nèi)。在高速公路建設(shè)中，對軟土地基進(jìn)行處理后，路堤路基施工后的沉降值不能超過30cm，而橋臺臺尾路堤過渡段施工后的沉降量則不能超過10cm。在項(xiàng)目預(yù)算設(shè)計中一定要特別考慮軟土地基地段施工費(fèi)用，工程總投資的兩成以上要用于軟土地段的地基加固工作。

3 公路施工中軟土地基的主要處理方法

3.1 強(qiáng)夯法

強(qiáng)夯法是由法國Menard技術(shù)公司在全球最先提出并投入實(shí)際施工中的，20世紀(jì)60年代，我國引入了這項(xiàng)技術(shù)。強(qiáng)夯法一般采用50t左右的強(qiáng)夯機(jī)進(jìn)行操作。將噸位在100kN～400kN之間的夯錘運(yùn)吊到6m～40m左右的高度，使其自由下落，形成對軟土地基強(qiáng)烈的沖擊力，對地基土施加強(qiáng)勁的擠壓力，使地基土在這個過程中被振密和壓密，使軟土的強(qiáng)度、壓縮性、含水量等發(fā)生明顯的變化，達(dá)到加固地基的目的。在采用夯實(shí)法時要注意控制好土體的含水率，這是保證達(dá)到夯實(shí)目的的關(guān)鍵。隨著我國科技水平的發(fā)展和提高，在實(shí)際的施工操作中，夯實(shí)法已經(jīng)很少被用到了。

3.2 排水固結(jié)法

在超荷載作用于粘土地基時，粘土?xí)饾u排除土壤孔隙中的水分，孔隙比變小，地基也隨之產(chǎn)生固結(jié)變形現(xiàn)象。另外，隨著超靜水壓力慢慢消散，粘土的有效用力隨之增強(qiáng)，地基土的整體強(qiáng)度得到了提高。在工程解決粘土地基的沉降、穩(wěn)定問題時。多會用到排水固結(jié)法，在加載預(yù)壓的工作期間使地基沉降問題基本得到解決。地基土的抗剪壓強(qiáng)度也得到了增強(qiáng)，從而使地基的承載能力和穩(wěn)定性能得到了提高[2]。

3.3 注漿加固法

注漿法指的是將一些具有膠結(jié)或填充功能的將夜材料通過壓送設(shè)備注入土層中，作用于土顆粒的間隙、巖層的裂縫或者土層的界面中，使之發(fā)生擴(kuò)散、固化等，從而增強(qiáng)地層的強(qiáng)度的一種地基處理技術(shù)。注漿法的加固效果十分明顯、適用面比較廣，但操作的成本過高。注漿加固法又包含：深層攪拌法、深入性灌漿、通過鉆孔、劈裂灌漿法等。其中，深層攪拌法比較常用。深層攪拌法多用于處理淤泥質(zhì)土或者含水率較高的地層，以及一些承載力特征值小于120kPa的粉土、粘性土等。

3.4 加筋地基

在公路施工過程中，把地基下面一定深度內(nèi)的軟土層進(jìn)行剔除，隨后在將加筋墊層鋪設(shè)進(jìn)去用作地基持力層，加筋墊層通常是由土工合成材料和砂石等組成的，土工合成材料是運(yùn)用于巖土工程中的各種合成材料的總稱。當(dāng)這種材料的用量滿足了工程的需求，對地基的性能就起到明顯的改善作用[3]。

3.5 高壓噴射注漿法

高壓噴射注漿法主要作用于黏性土黃土淤泥質(zhì)土人工填土等土質(zhì)類型的地基。主要方法是把有著特殊噴嘴的注漿管放置在一定深度的土層中，將土體和固化漿液用高壓噴射流進(jìn)行混合，從而使地基土體硬化和凝固。這種方法曾經(jīng)在日本、意大利以及聯(lián)邦德國得到了快速發(fā)展。

3.6 其他方法

堆載預(yù)壓法的最大特點(diǎn)是成本較低，便于操作，但耗費(fèi)的工期較長，對工程的經(jīng)濟(jì)效益產(chǎn)生一定影響。機(jī)械碾壓法也是比較有效的處理軟土地基的方法，可以很好地將路基變得更密實(shí)， 降低沉降量。但是只適用于地基的淺層處理，對大于3m的地基層來說，運(yùn)用這種方法，效果就差強(qiáng)人意了。

4 結(jié)論

隨著我國社會建設(shè)的全面發(fā)展，科技水平和國民經(jīng)濟(jì)總量不斷提高。交通事業(yè)也迎來了最好的發(fā)展時期，全國各地的公路工程也在如火如荼地進(jìn)行著。通過多年的實(shí)踐和探索，我國對公路軟土地基的處理水平也得到了提高。在新的公路建設(shè)歷史時期，工程人員要從施工道路的實(shí)際情況出發(fā)，妥善運(yùn)用好軟土地基處理技術(shù)，提高公路地基的整體性能，滿足人們對公路的要求，為公路事業(yè)的發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

[1]陳麗.高速公路軟土地基處理對策研究[J].黑龍江科技信息，2011(8)：262.

[2]陳可，孫宏莉.公路軟土地基處理方法[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2010(25)：79.

[3]郭蘭，宋金耀.解析公路施工軟土地基處理技術(shù)與應(yīng)用[J].河南科技，2011(2)：85.