道路施工中軟土地基的處理對(duì)策探討

◎ 山東高速四川產(chǎn)業(yè)發(fā)展有限公司 白 濤

【關(guān)鍵字】道路施工 軟土地基 處理

【引言】

如今的經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度是很快地，那么在這樣的一個(gè)經(jīng)濟(jì)環(huán)境下道路的施工成為一個(gè)很重要的工程。因?yàn)樗鼤?huì)影響到經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，一個(gè)好的道路有利于工業(yè)的發(fā)展，因?yàn)樵谶\(yùn)輸中可以提高物質(zhì)的輸送速度，所以，道路的施工是很關(guān)鍵的。但是我國(guó)整體的地質(zhì)十分的復(fù)雜，針對(duì)不同的地質(zhì)應(yīng)該采取不同的措施，軟土地基是一種特殊的地質(zhì)，針對(duì)這種地基我們首先應(yīng)該對(duì)其進(jìn)行一個(gè)系統(tǒng)的分析，了解這種地基的特點(diǎn)，然后根據(jù)這種特點(diǎn)制定出最合適的方案，進(jìn)行道路施工。

1 軟土地基的定義以及工程性質(zhì)

（1）軟土地基的定義

軟土地基是由軟土構(gòu)成的地基，其土壤成份主要是軟土。它在工程上屬于一種不良地基。主要包括淤泥、淤泥質(zhì)粘性土、淤泥質(zhì)粉土、泥炭、泥炭質(zhì)土等。淤泥：天然含水量大于液限，天然孔隙比≥1.5的粘性土；淤泥質(zhì)土：1.0≤天然孔隙比＜1.5的粘性土；當(dāng)土中有機(jī)質(zhì)含量＜5%時(shí)為無(wú)機(jī)土；5%≤有機(jī)質(zhì)含量≤ 10%為有機(jī)質(zhì)土；10%＜有機(jī)質(zhì)含量≤ 60%為泥炭質(zhì)土；＞60%為泥炭土。

（2）軟土地基的工程性質(zhì)

軟土的分布很廣，但是它主要分布在我國(guó)的沿海地區(qū)，因?yàn)檠睾５沫h(huán)境有利于軟土的生長(zhǎng)。但是正是因?yàn)檐浲恋姆植继攸c(diǎn)就使得沿海地區(qū)的公路建設(shè)難以落實(shí)，因?yàn)檠睾５貐^(qū)本身就有很多的水存，由于軟土的天然含水量特別的高，再加上軟土的分布，整個(gè)地區(qū)的含水量就更高了，所以整個(gè)公路的施工難以進(jìn)行，水分成為施工過(guò)程中最大的制約因素。軟土地區(qū)的道路施工之所以難以進(jìn)行，不僅僅是因?yàn)檫@個(gè)地區(qū)的含水量高，還有另外一個(gè)原因就是軟土的壓縮性很強(qiáng)，就是因?yàn)檫@一特性就使得公路施工難以順利實(shí)施，因?yàn)閴嚎s性強(qiáng)的話就會(huì)使公路有下沉的危險(xiǎn)，這是一個(gè)很嚴(yán)重的問(wèn)題，也是軟土地區(qū)公路的施工難以進(jìn)行的最關(guān)鍵的原因。公路下沉是一件很危險(xiǎn)的事，會(huì)造成安全上很大的破壞，無(wú)論是我們的人身安全還是財(cái)產(chǎn)安全。所以為了維護(hù)我們的人身安全和財(cái)產(chǎn)安全，在軟土地區(qū)就很少進(jìn)行公路的施工。對(duì)軟土地基的特性可以進(jìn)行一個(gè)歸結(jié)：大部分軟土的天然含水量大，孔隙比大，滲透系數(shù)小，壓縮性系數(shù)高，抗剪強(qiáng)度低，具有觸變性，流變性顯著。因此，在進(jìn)行軟土地基施工時(shí)，應(yīng)對(duì)軟土地基進(jìn)行一個(gè)全面、系統(tǒng)的分析。這樣才能夠在使用的過(guò)程中減少事故的發(fā)生，保證公路施工的質(zhì)量、安全，獲得更大的經(jīng)濟(jì)效益。

2 軟土地基對(duì)公路工程的破壞形式

通過(guò)分析軟土地基的獨(dú)特性我們不難發(fā)現(xiàn)它是不利于公路的施工建設(shè)的。具體而言， 軟土地基之所以會(huì)產(chǎn)生變形，有兩個(gè)方面的影響：首先是軟土自身會(huì)發(fā)生固結(jié)，軟土一旦發(fā)生固結(jié)就會(huì)使得它的整個(gè)體積發(fā)生變化，它的體積自然就會(huì)減小。另外一個(gè)原因就是外界的因素，因?yàn)檐浲寥菀资艿酵饨绲挠绊懀饨绛h(huán)境的變化會(huì)造成軟土的變化，它會(huì)使得軟土產(chǎn)生一個(gè)剪應(yīng)力變形。一旦發(fā)生了變形，軟土就會(huì)有下陷的可能，軟土一旦下陷就會(huì)造成路堤的整體下陷， 與此同時(shí)，路堤下面的地基也會(huì)發(fā)生變化，它會(huì)向兩側(cè)隆起，這一變化是沒(méi)有限制的，因?yàn)樗请S著路堤本身高度的變化而變化的。這就會(huì)使得公路的沉降越來(lái)越嚴(yán)重。一旦路堤的高度達(dá)到了一個(gè)臨界值，就會(huì)造成一個(gè)很大的破壞，而且是難以修復(fù)的。

3 軟土地基的處理方法

軟土地基處理施工的具體方法有幾十種，常常根據(jù)工程具體情況，多種方法綜合應(yīng)用。以下提供幾種比較常見(jiàn)的軟土地基處理方法，以供大家學(xué)習(xí)參考。

（1）換填法

換填法是公路施工中的一種較為常用的方法，應(yīng)用廣泛。換填法一般適用于地表下0.5～3.0m之間的軟土處治。也就是說(shuō)在那些含水量相對(duì)而言比較高，而且地基的軟層比較薄的情況下，當(dāng)然，除了這種環(huán)境下可以運(yùn)用，還可以在較容易將軟質(zhì)挖出來(lái)的情況下使用，所以，這種方法是一種比較常用的方法，對(duì)于公路的施工有很大幫助，特別是在軟土地基的施工中，我們就可以選擇這種方法。

此處主要介紹有關(guān)開(kāi)挖換填的方法。將軟弱地基層全部挖除亦或是部分挖除就是它的具體的步驟，它所選用的材料透水性相對(duì)而言都較好（如砂礫、碎石、鋼渣等），通過(guò)將這些材料進(jìn)行回填實(shí)現(xiàn)最終的目的。這種方法相對(duì)而言比較簡(jiǎn)單，有利于掌握。泥沼地十分有效。開(kāi)挖時(shí)，基底開(kāi)挖的深度應(yīng)該控制在2m以內(nèi)，在這個(gè)范圍內(nèi)就可以用推土機(jī)、挖掘機(jī)或者是人工進(jìn)行直接的清除。當(dāng)深度超過(guò)2m的時(shí)候，就應(yīng)該選擇另外一種方法即由端部向中央進(jìn)行分層挖除，除了分層挖除之外還應(yīng)該修筑臨時(shí)運(yùn)輸便道，這樣就可以由汽車運(yùn)載出坑。軟土如果是在路基坡腳范圍以內(nèi)就可以全部清除，將邊部挖成臺(tái)階狀，在此之后再對(duì)其進(jìn)行回填；路基如果穿過(guò)的是沼澤地，就需要對(duì)路基的坡角（含護(hù)坡道）范圍以內(nèi)的軟土進(jìn)行處理。路基時(shí)要注意一些相關(guān)的問(wèn)題，尤其是軟基在開(kāi)挖的過(guò)程中我們應(yīng)該解決好相關(guān)的滲水或雨水這兩大問(wèn)題，這時(shí)邊挖邊填就是一種很科學(xué)的方法，當(dāng)然首先對(duì)全部或局部進(jìn)行清除，清除之后再對(duì)其進(jìn)行全部或局部的回填，在材料選擇上應(yīng)該選擇透水性材料，及時(shí)抽水也是很關(guān)鍵的。壓實(shí)時(shí)，為達(dá)到較好的壓實(shí)效果，常采用振動(dòng)壓路機(jī)和重型靜力壓路機(jī)結(jié)合，并對(duì)其含水量、碾壓遍數(shù)以及碾壓方式亦或是路堤邊坡、護(hù)坡道的密實(shí)程度進(jìn)行分析，這有利于做好排水的工作，自然就可以保證路堤不受水毀，不受凍害。

除此外，還有拋石擠淤法、爆破排淤法等換填方法。

（2）表層處理法

地質(zhì)的不同，選用的處理方法自然也就不同。對(duì)于一些地質(zhì)本身情況比較好，但含水量高的問(wèn)題的時(shí)候就應(yīng)該選擇表層處理法來(lái)處理。表層處理具體有以下幾種可以操作的方法：

①砂墊層法

砂墊層在軟土層中具有淺層水平排水功能，一般位于軟土層頂端。砂墊層用于路堤高度不大于2倍極限高度（在天然的軟土地基中，基底不需要進(jìn)行任何的處理，通過(guò)快速施工可以得到解決，在對(duì)路堤的修筑過(guò)程中以及對(duì)于填筑的高度控制時(shí)都采用快速施工的方法）。在施工中有相對(duì)薄弱的軟土層和軟土層硬殼，或者軟土層硬殼的滲透性較差的條件下，都可以用于軟土層稍厚但是可以進(jìn)行雙面排水條件的地基中。它的形式多種多樣包括：排水砂墊層、換土砂墊層、砂墊層和土工布混合使用等等。那些施工期限無(wú)限制、砂料的來(lái)源充足、運(yùn)距距離不遠(yuǎn)的施工環(huán)境中比較實(shí)用。

②反壓護(hù)道法

反壓護(hù)道用于路堤的高度不大于1.5～2倍，不是耕作區(qū)，而且取土比較容易的地區(qū)。它的特點(diǎn)就是：不需獨(dú)特的的機(jī)具設(shè)備，當(dāng)然在材料上也沒(méi)有特殊的要求，施工起來(lái)比較方便。但是它也有一定的缺陷，即占地多，土用量相對(duì)而言會(huì)比較大，除此之外，在后期的沉降也會(huì)很大，以后的養(yǎng)護(hù)工作也很困難。反壓護(hù)道應(yīng)和路堤本身的填筑時(shí)間一致，如果是進(jìn)行分開(kāi)填筑，那么它的竣工時(shí)間應(yīng)該有所規(guī)定，最好控制在路堤達(dá)到臨界高度前。

③縫接土工布法

在進(jìn)行軟土層的地基加固時(shí)大多使用土工布，土工布可以起到排水、隔離的作用，并且能應(yīng)力的作用分散或者加強(qiáng)筋度和強(qiáng)度。土工法普遍采用搭接和縫接法進(jìn)行連接，縫接法又包括很多，一般縫法、丁縫法和蝶形法都是它的相關(guān)要素。土工布可以是一層鋪設(shè)也可以是多層鋪設(shè)。如果鋪設(shè)在兩層以上，層與層之間應(yīng)該加上一些砂礫墊層者對(duì)于提高基底透水性有很大幫助。

④格柵加固法

土與格柵二者接觸必然產(chǎn)生相應(yīng)摩擦，摩擦作用就在二者的接觸面形成從而使得格柵的孔眼在鎖定土方面產(chǎn)生了一定效果，并且還使得格柵肋具有了被動(dòng)的抗阻能力。以上幾種格柵所起的作用對(duì)于土顆粒產(chǎn)生的側(cè)向位移有很好的約束效果，推動(dòng)了土壤增強(qiáng)自身穩(wěn)定性，使土和土工織物具有更好的加固作用。

（3）重壓法

①堆載預(yù)壓法

堆載預(yù)壓法對(duì)各類軟弱地基均有效。該法是基礎(chǔ)施工前，在地基表面進(jìn)行分級(jí)堆土亦或是其他荷載，這有利于地基土的壓實(shí)、沉降以及固結(jié)，這樣一來(lái)就可以增強(qiáng)地基的強(qiáng)度，自然就可以減少基礎(chǔ)建成后的沉降量，達(dá)到預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)后再卸載。此方法要有充分的時(shí)間進(jìn)行堆載預(yù)壓，因此不適合那些工期緊張的項(xiàng)目。以荷載的預(yù)壓程度計(jì)算可以分為兩種方法：進(jìn)行預(yù)壓的荷載明顯高于設(shè)計(jì)的道路工程的荷載，這就是所謂的超載預(yù)壓；預(yù)壓荷載實(shí)際上就是道路工程荷載，也即是等載預(yù)壓。

②其他重壓法

真空的預(yù)壓法：一些黏土具有較低程度的固結(jié)系數(shù)且強(qiáng)度較弱、孔隙較大、含水量大的特點(diǎn)，具有如上特征的黏土選用這種方法是最合適的。所謂真空預(yù)壓加堆載預(yù)壓法實(shí)質(zhì)上就是堆載預(yù)壓以及真空預(yù)壓這兩種方法的有機(jī)結(jié)合，它的原理和真空預(yù)壓是具有一致性的，但不同的是它的加載相對(duì)而言會(huì)更大，預(yù)壓時(shí)間會(huì)更短，基本上縮短了一半。

（4）排水固結(jié)法

土層豎向排水可以通過(guò)砂井選擇、袋裝砂井、PVC排水板的辦法開(kāi)辟新途徑，可以適當(dāng)?shù)亟档团潘木嚯x、自然就有利于地基固結(jié)。

①砂井選擇

通過(guò)振動(dòng)式打樁機(jī)、柴油式打樁機(jī)（振動(dòng)式或沖擊式）以及在其樁管的底部有活瓣式鋼樁靴的樁管，能夠?qū)⑸埃ê嗔啃∮诨虻扔?%）以及砂質(zhì)和角礫的混合物（含泥量不大于5%）同時(shí)灌入，這樣一來(lái)就可以形成新的砂井。在施工的過(guò)程中應(yīng)該注意“縮頸”和減少對(duì)土的擾動(dòng)的問(wèn)題。

套管法：要對(duì)沉管工藝進(jìn)行分析，具體情況具體分析，這就要求我們采取相應(yīng)的方法對(duì)所需工藝進(jìn)行處理，具體方法例如振動(dòng)沉管法和靜壓沉管法。

水流沖擊成孔法：所采用的機(jī)具是專用沖擊噴頭，工作原理是在水的巨大壓力下依靠水流沖擊作用形成孔洞，孔洞形成后對(duì)其進(jìn)行清理工作，最終將砂或角礫等混合物質(zhì)灌注到孔洞之內(nèi)形成的。通過(guò)動(dòng)力螺旋進(jìn)行鉆孔，提鉆后通過(guò)灌砂形成砂柱。陸上工程一般選用這種方法，砂井的長(zhǎng)度應(yīng)該控制在l0m內(nèi)，并且土質(zhì)較好，不容易出現(xiàn)縮頸、塌孔現(xiàn)象的軟弱地基中。

②袋裝砂井

通過(guò)導(dǎo)管式的振動(dòng)打樁機(jī)（在行進(jìn)方式上一般采用的有軌道門架式、履帶臂架式以及相應(yīng)的吊機(jī)導(dǎo)架式等），它的材料主要是聚丙烯或其他適用的編織料制成的袋，那些滲水率較高的中、粗砂也是制成砂袋的關(guān)鍵的材料。袋裝砂井按平整地面→下層砂墊層的攤鋪→定位機(jī)具→機(jī)具打入套管→砂袋沉入→拔出設(shè)備的套管→移位機(jī)具→砂袋頭掩埋→砂墊層攤鋪在上層以完成最終施工工藝流程。

③PVC排水板

選擇插板機(jī)或者是與袋裝砂井打設(shè)機(jī)共用（用矩形套管代替圓形套管）進(jìn)行打設(shè)。按整平原地面→對(duì)下層砂墊層進(jìn)行鋪設(shè)→將機(jī)具就位→塑料排水板完成穿靴→插入相關(guān)的套管→拔出套管→割斷PVC排水板→移位機(jī)具完成→砂墊層攤鋪在上層以完成最終施工工藝程序進(jìn)行。

（5）其他軟基處理施工技術(shù)

①旋噴樁

按照固化劑噴入的形態(tài)（漿液或粉體），根據(jù)不同的形狀選擇不同的施工機(jī)械組合。水泥、生石灰、粉煤灰等都是很好的加固料。

②粒料樁

主要選用振沖器、吊機(jī)亦或是施工專用平車以及水泵，將砂、碎石、砂礫、廢渣等這些相關(guān)的粒料（粒徑控制在為20～50mm，含泥量不應(yīng)大于10%加入振密。按照對(duì)地面進(jìn)行平整→就位和對(duì)準(zhǔn)振沖器→對(duì)成孔進(jìn)行清孔→振密和加料→停水關(guān)機(jī)→移位振沖器進(jìn)行施工工藝程序進(jìn)行。

③生石灰樁

它的設(shè)備主要是振沖器、吊機(jī)或施工專用步履式、門架式振動(dòng)沉樁。當(dāng)然還配備適用的空壓機(jī)，起重機(jī)械起吊能力應(yīng)該有所規(guī)定，應(yīng)控制在100～200kN。使用的材料是生石灰（顆粒直徑不能超過(guò)30mm，填充的材料要密實(shí)）。按整平地面→振沖器就位對(duì)中→成孔→空氣壓縮機(jī)注入生石灰→邊振動(dòng)邊拔出套管→振沖器移位→封緊生石灰樁孔的施工工藝程序進(jìn)行。

【結(jié)語(yǔ)】

道路施工中的軟土地基處理的好壞會(huì)對(duì)經(jīng)濟(jì)造成一定的影響。因此，道路施工軟土地基處理質(zhì)量的好壞要引起我們的重視。但是道路軟土地基的施工并不是一個(gè)簡(jiǎn)單的工程，因?yàn)?，我?guó)的地質(zhì)非常低復(fù)雜，在不同的環(huán)境下會(huì)有不同的地質(zhì)，然而，不同的地質(zhì)就應(yīng)該采取不同的策略來(lái)進(jìn)行施工，這樣才能夠保證質(zhì)量、節(jié)約成本，才能夠取得最大的經(jīng)濟(jì)效益。對(duì)于文中提到的軟土地基的施工我們首先應(yīng)該做的就是對(duì)這種地質(zhì)進(jìn)行一個(gè)全方位的分析，在分析的基礎(chǔ)上再提出一個(gè)合適的處治措施。這樣既能夠減少施工中的問(wèn)題，又可以推動(dòng)整個(gè)工程質(zhì)量的發(fā)展，對(duì)于經(jīng)濟(jì)的發(fā)展是有很大的推動(dòng)作用的。本文提及的軟土地基施工處理方法僅僅是部分方法，希望能對(duì)同行們有一定的幫助。