試論公路施工中軟土地基處理技術的應用

葉如軍，徐 竭

（浙江八詠公路工程有限公司，浙江金華 321017）

1 軟土地基處理技術概述

1.1 軟土地基處理技術的發(fā)展現(xiàn)狀

軟土地基在工程上的定義即為強度低、壓縮性高的軟弱土層地基，主要是由淤泥、淤泥質土、沖填土或其他壓縮性土層構成。軟土地基的特性主要表現(xiàn)為天然含水率高、孔隙比大、含水量在34%～72%之間，孔隙比在1.0～1.9之間，飽和度一般大于95%，液限一般為35%～60%，塑性指數(shù)為13～30。這是一種具有承載力低、沉降量大，具有振動液化性、濕陷性、脹縮性等不良工程性質的軟弱地基。公路運輸?shù)哪繕耸恰案咚?、舒適、安全”，對路基的要求愈來愈嚴格，它不僅要求路堤的穩(wěn)定，更重要的是對工后沉降有嚴格的要求和標準。因此，需要在設計施工中對工后不均勻沉降量嚴格控制。從全國范圍來看，經濟發(fā)達的城市主要分布在我國東南沿海、長江三角洲，以及平原地區(qū)。這些地區(qū)大部分分布著含水量高、壓縮性大、強度低、透水性差、覆蓋層厚、埋深淺的弱土層。在路堤荷載作用下，軟土路基很容易發(fā)生承載力不足、沉降量大、不均勻沉降和固結完成時間長等問題。因此，在軟土路基上修建公路，需要解決的關鍵問題就是滿足路基的穩(wěn)定性和沉降控制。

1.2 軟土地基處理技術的意義

軟土地基的危害是承載力低，變形大，特別是不均勻變形大，而且變形穩(wěn)定時間很長，幾年甚至幾十年。往往造成公路路基沉降大且不均勻，造成公路路基開裂。對軟土地基進行加工，改善地基土的剪切特性，壓縮特性，滲透特性，動力特性。提高軟土地基的強度和穩(wěn)定性，降低地基的壓縮性，減少沉降和不均勻沉降。防止地震時地基的振動液化，消除區(qū)域性土的濕陷性，膨脹性和凍漲性。軟土地基經過處理后，防止公路工程的倒塌下沉，傾斜等惡性事故的發(fā)生，確保公路運輸?shù)陌踩?/p>

2 公路施工中軟土地基處理技術的應用分析

2.1 當前公路施工中軟土地基處理技術的應用存在的問題

當前部分公路工程項目施工中采用軟地基處理技術時存在一些問題，影響到了工程的質量。這些問題主要體現(xiàn)在以下幾個方面。

2.1.1 未能因地制宜合理選用處理方法

在合理選用地基處理方法方面有時存在一定的盲目性。例如飽和軟粘土地基不適宜采用振密、擠密法加固。根據(jù)工程地質條件和地基加固原理，因地制宜合理選用處理方法特別重要。在這方面，現(xiàn)在的問題是對幾個技術上可行方案進行比較、優(yōu)化不夠。采用的不是較好的方法，更不是最好的方法。有時工程問題是解決了，但造價高和工期長。

2.1.2 不能正確評價每種地基處理方法的適用性

人人都承認每種地基處理方法都有一定的適用范圍，但遇到具體問題就會盲目擴大其應用范圍。對這種情況施工單位更應注意。

2.1.3 施工單位素質差影響地基處理質量

這方面最典型的例子是攪拌樁施工。深層攪拌法不能滿足地基處理要求并不是深層攪拌法工法本身不成熟，也不是深層攪拌法加固地基設計方法不對。影響施工質量主要是施工單位素質和施工機械兩方面問題。先分析施工單位素質存在的問題。前些年，地基處理施工隊伍的快速膨脹，造成絕大多數(shù)施工隊伍缺乏必要的技術培訓，熟練技術工人缺乏是普遍現(xiàn)象。除此之外，還存在偷工減料現(xiàn)象。

2.1.4 施工機械簡陋影響地基處理水平和質量

近二十幾年來，我國地基處理施工機械發(fā)展很快，許多已形成系列化產品。但應看到與我國工程建設需要相比較，差距還很大。還以深層攪拌法為例，不能很好地保證施工質量不僅與施工單位素質有關，也與目前應用的施工機械水平有關。簡陋的機械要保持穩(wěn)定良好的施工質量是困難的。

2.1.5 地基處理理論落后于實踐

從實踐—理論—再實踐的角度看，實踐先于理論是一般規(guī)律，對土木工程更是如此。但重視理論研究，用理論指導實踐也是很重要的。對地基處理各種工法及一般理論缺乏深入系統(tǒng)的研究也是發(fā)展中存在的問題之一。

2.1.6 不少工法缺乏完善的質量檢驗手段

完善的質量檢驗手段是保證施工質量的重要措施。目前不少工法缺乏完善的質量檢驗手段。

2.2 軟土地基處理技術在公路施工中的應用

隨著現(xiàn)代工程技術的發(fā)展進步，以及新的加固技術、新型材料的不斷研發(fā)，使得軟土地基處理技術日趨完善。在當前的公路施工中軟土地基處理技術的應用主要包括以下幾個方面。

2.2.1 換土墊層法

換土墊層法的原理是：將基礎底面以下不太深的一定范圍內的軟弱土或不良土挖去，以質地堅硬、強度較高、性能穩(wěn)定、壓縮性較小、具有抗侵蝕性的砂、礫、碎石、卵石、素土、灰土、煤渣、礦渣等材料分層充填，并同時以人工或機械方法分層壓、夯、振動，使之達到要求的密實度，形成良好的人工地基。墊層能有效地擴散基底壓力，提高地基承載力、減少沉降、加速軟弱土層的排水固結、防止凍脹、消除膨脹土的脹縮作用等。適用于各種軟弱土及山地不良地基的淺層處理。使用的主要材料：砂、礫石、石渣、粉煤灰、礦渣等。使用的主要機械設備：人工挖土或機械挖土、墊層材料運輸、壓實或夯實機械。

2.2.2 擠淤置換法

擠淤置換法的原理是：依靠換填材料的自重，以及借助于其他外力，如壓載、振動、爆炸、強夯或卸荷等，使軟弱層遭受破壞后被強制擠出而進行的換填處理。適用于厚度較小的淤泥地基。

2.2.3 強夯置換法

強夯置換法是一種普遍運用的方法，其原理是采用邊填碎石邊強夯的強夯置換法在地基中形成碎石墩體，由碎石墩、墩間土，以及碎石墊層形成復合地基，以提高地基承載力、減少沉降。適用于人工填土、砂土、粘性土和黃土、淤泥和淤泥土地基。 使用的主要材料：碎石、礦渣等。 使用的主要機械設備：夯錘、起重設備、脫鉤裝置及運輸裝卸機械。

2.2.4 碎石樁(置換)法

原理是在軟粘土地基中采用沉管法或其它方法設置密實的砂樁或碎石樁，以置換同體積的粘性土形成砂石樁復合地基，以提高地基承載力。同時砂石樁還可以同砂井一樣起排水作用，以加速地基土固結。 適用于軟粘土地基。 使用的主要材料：砂或碎石、礫石。 使用的主要機械設備：打樁機。

2.2.5 振沖置換法

振沖置換法的原理是利用振沖器在高壓水流作用下邊振邊沖在地基中成孔，在孔內填入碎石、卵石等粗粒料且振密成碎石樁。碎石樁與樁土間形成復合地基，以提高承載力，減小沉降。適用于不排水抗剪強度不小于20 kPa的粘性土、粉土、飽和黃土和人工填土等地基。 使用的主要材料：碎石、礫石。使用的主要機械設備：振沖器、起重機或施工專用平臺和水泵。

2.2.6 加載預壓法

原理是在公路建設之前，天然地基在預壓荷載作用下壓密、固結，地基產生變形，地基土強度提高，卸去預壓荷載后再進行公路建設，完工后沉降小，地基承載力也得到提高。堆載預壓有時也利用公路自重進行。當天然地基土滲透性較小時，為了縮短土體排水固結的排水距離，加速土體固結，在地基中設置豎向排水通道，常用形式有普通砂井、袋裝砂井、塑料排水板等。當采用豎向排水通道時，也分別稱為普通砂井法、袋裝砂井法或塑料排水帶法等。適用于軟粘土、粉土、雜填土、沖填土、泥炭土地基等。使用的主要材料：堆載用料可用土石方或其他填料;墊層材料用滲透系數(shù)大于10-3m/s、含泥量小于3%、級配較好的中粗砂；豎向排水通道之砂井法需用同墊層材料要求相同的砂，袋裝砂井法還需聚丙烯機織土工物，塑料排水帶法需塑料排水帶。使用的主要機械設備：堆載用料的運輸、裝卸機械，也可用人工運輸，靜壓沉管機械、錘擊沉管機械，動力螺旋鉆機，袋裝砂井專用打設機，塑料排水帶插板機。

2.2.7 降低地下水位法

原理是通過降低地下水位，改變地基土受力狀態(tài)，其效果如堆載預壓，使地基土固結。在基坑開挖圍護設計中可減小作用在圍護結構上的土壓力。適用于砂性土或透水性較好的軟粘土層。

2.2.8 石灰樁法

原理是通過機械或人工成孔，在軟弱地基中填入生石灰或生石灰塊加其他摻合料，通過石灰的吸水膨脹、放熱，以及離子交換作用改善樁周土的物理力學性質，并形成石灰樁復合地基，可提高地基承載力、減少沉降。適用于雜填土、軟粘土地基。使用的主要材料：生石灰。使用的主要機械設備：打樁機或洛陽鏟成孔。

2.2.9 深層攪拌法

原理是利用深層攪拌機將水泥或石灰和地基土原位攪拌形成圓柱狀、格柵狀或連續(xù)墻水泥土增強體，形成復合地基以提高地基承載力，減小沉降。深層攪拌法分為噴漿攪拌法和噴粉攪拌法兩種，也可用它形成防滲帷幕。適用于淤泥、淤泥質土和含水量較高、地基承載力不大于120 kPa的粘性土、粉土等軟土地基。用于處理泥炭土或地下水具有侵蝕性時宜通過試驗確定其適用性。使用的主要材料：水泥。使用的主要機械設備：深層攪拌機，按攪拌軸分為單軸和雙軸兩種，按噴射方式分為漿液噴射和粉體噴射兩種。配套設備：漿液噴射主要有灰漿攪拌機、灰漿泵，粉體噴射主要有粉體發(fā)送器、空氣壓縮機及計量器等。

2.2.10 高壓旋噴注漿法

原理是利用鉆機將帶有噴嘴的注漿管鉆進預定位置，然后用20 MPa左右的漿液或水的高壓流沖切土體，形成水泥土增強體。有單管法、二重管法、三重管法。在噴射漿液的同時通過旋轉、提升形成定噴、擺噴和旋噴?？尚纬蓮秃系鼗蕴岣叱休d力，減少沉降，也常用它形成防滲帷幕。適用于淤泥、淤泥質土、粘性土、粉土、黃土、砂土、人工填土和碎石土等地基。當土中含有較多的大塊石，或有機質含量較高時應通過試驗確定其適用性。 使用的主要材料：水泥。 使用的主要機械設備：鉆機、高壓泵、泥漿泵、空氣壓縮機、注漿管、噴嘴、流量計、輸漿管、制漿機等。

3 結語

以上論述的幾種軟土地基處理方法，是眾多處理方法中較具代表性的，在各個不同的公路工程建設過程中，建設人員要針對不同的地質條件、技術條件、設備條件、資金力度等因地制宜地采用一種最為經濟合理，施工方便的地基處理技術。

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