堆載預(yù)壓法處理道路軟基加固機(jī)理簡析

徐旭文

摘 要：近年來，我國社會經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，各種道路基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)工程的數(shù)量也在增加。道路建設(shè)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)是路基處理，而道路軟基的處理是道路工程建設(shè)中的難點(diǎn)。在我國許多地區(qū)，尤其是沿海沿江地區(qū)，分布著沖擊或沉淀形成的軟土，這類軟土水分含量較高，很難滲透多余的水分，因此土壤本身強(qiáng)度差、薄厚不均。為了有效減輕施工之后的路基下陷程度，我們需要采取一定的方法處置道路軟基。常用的方法包括堆載預(yù)壓、添加鋼筋、置換以及復(fù)合地基方法等。在這些方法中，堆載預(yù)壓法的處理效果良好，且綜合成本較低，因此被廣泛采用。

關(guān)鍵詞：堆載預(yù)壓法；道路軟基加固；機(jī)理

要想提高道路工程的整體質(zhì)量，就要采用恰當(dāng)?shù)姆椒ㄌ幚淼缆仿坊＜庸搪坊哪康氖翘岣咛烊宦坊某惺苣芰?，同時(shí)防止路基在高負(fù)荷作用下發(fā)生扭曲，以減小道路的沉降數(shù)值。最近幾年，道路軟基的加固方法正在向著多樣化的方向發(fā)展，處理地基的新技巧也越來越多，例如：施工人員可以采用攪拌水泥土、高壓灌注泥漿、靜壓灌注泥漿和排水加固等方法來處理軟基。堆載預(yù)壓法是其中一種加固方法，這種方法易于操作、成本低廉、施工效果較好，因此被廣泛應(yīng)用于多種形式的軟基處理工程中。我們應(yīng)當(dāng)運(yùn)用應(yīng)力的相關(guān)原理來分析這種處理方法的有效應(yīng)力改變狀況，同時(shí)分析道路軟基的強(qiáng)度變化規(guī)律和伸縮變形規(guī)律，測量利用這種方法進(jìn)行軟基處理的實(shí)際效果。

一、堆載預(yù)壓法處理道路軟基的基本原理

（一）軟土地基強(qiáng)度改變原理

通常情況下，已經(jīng)飽和的軟土?xí)惺芤欢ǖ呢?fù)荷作用力。在作用力形成的初期，這種負(fù)荷全部由軟土中的孔隙水承擔(dān)，這會給孔隙中的水帶來很大的壓力。壓力較大的孔隙中的水分會逐漸流向壓力較小的那些部位，這就是孔隙內(nèi)部水分的壓力分散過程。由于粘土的滲透能力不強(qiáng)，孔隙內(nèi)部水分流動的速度比較緩慢，因此，水分壓力的分散是一個(gè)相對漫長的過程。隨著孔隙內(nèi)部水分的排出，土壤會產(chǎn)生壓縮而改變原有形狀，土層的強(qiáng)度也會變大。

從上述過程中可以看出：孔隙內(nèi)部水分的分散過程，就是土壤自身的加固過程，同時(shí)也是土體強(qiáng)度變大的過程。因此，為了提升道路軟基的土層強(qiáng)度，防止道路地基發(fā)生較為強(qiáng)烈的下陷，就應(yīng)當(dāng)在開始施工之前，盡快排出土壤中的一部分水分。孔隙內(nèi)部水分排出的方式包括三種：第一種是在地面上增加特定壓力，造成土壤內(nèi)部的壓力差值，迫使水分流出；第二種是在土層內(nèi)部特定位置施加一個(gè)負(fù)的壓力，也會在土壤內(nèi)部造成壓力差值，促使水分向著負(fù)壓的區(qū)域流動；第三種是利用電力在土壤內(nèi)部造成電勢的差值，從而排出土壤中的水分。這三種方法都利用了排水和加固的原理。

（二）軟土地基加固處理原理

堆載預(yù)壓法的核心原理，就是在開始施工之前，用與規(guī)定負(fù)荷等同或偏大的負(fù)荷來堆積施工現(xiàn)場，增大道路軟基的硬度，減小道路在施工后期的沉陷數(shù)值。等到軟基的強(qiáng)度改變到特定程度之后，再移走預(yù)先設(shè)置的負(fù)荷，并在經(jīng)過施壓的土壤上面開始鋪設(shè)道路。在某些情況下，為了盡量減少加固地基的時(shí)間，加快土壤的固結(jié)速度，我們還可以在路基內(nèi)部設(shè)置特定深度的豎向排水管道。

采用堆載預(yù)壓的方法，主要是通過一段時(shí)間的壓力施加活動，使軟土地基內(nèi)部的孔隙水分壓力逐步消解，使土壤的有效應(yīng)力增大，從而達(dá)到減小道路軟基沉陷概率的目標(biāo)。用這種方法加固道路軟基時(shí)，在土層內(nèi)部形成的水分壓力消解之后，土壤的固結(jié)就完成了，根據(jù)應(yīng)力的相關(guān)原理，土壤本身的強(qiáng)度將會增大。采用這種方式進(jìn)行路基加固的效果，通常取決于堆載的體積和水分壓力的消解速度。為了滿足特定的效果需求，有時(shí)會需要較大體積的堆載，但是堆載的持續(xù)時(shí)間不能過短，預(yù)壓的時(shí)間也應(yīng)當(dāng)被恰當(dāng)控制。

二、堆載預(yù)壓法處理道路軟基的加固要點(diǎn)

首先，在施工活動開始之前，需要進(jìn)行一系列的測量活動，以便確定砂井的樁體位置。在施工開始之前，測量人員需要反復(fù)測量導(dǎo)線點(diǎn)和水準(zhǔn)點(diǎn)的具體位置，確保測量數(shù)值的精確程度符合相關(guān)要求。要對某些重要的控制點(diǎn)采取保護(hù)措施，設(shè)置樁體或者控制網(wǎng)等設(shè)備。測量時(shí)可以選用全站儀和水準(zhǔn)儀等科學(xué)設(shè)備。在施工進(jìn)程中，重要的測量點(diǎn)應(yīng)當(dāng)被保護(hù)，并經(jīng)常被反復(fù)測查。

其次，在處理道路軟基之前，要徹底清理施工現(xiàn)場，清除現(xiàn)場表層的泥土、各種雜物以及樹枝樹根等物質(zhì)，用大型設(shè)備將它們運(yùn)離現(xiàn)場。要妥善安排施工期間用到的排水系統(tǒng)，做好對于地表積水、水塘積水等的抽取、清除淤泥和回填工作。在清理完場地之后，要在場地的地表鋪設(shè)一層約為20厘米厚的沙礫層，且用相關(guān)設(shè)備如推土機(jī)將它整理平整，然后再進(jìn)行相關(guān)作業(yè)。

再次，施工人員要遵守特定的施工流程。要根據(jù)事先設(shè)置好的間距，來準(zhǔn)確定位木樁，在為機(jī)具進(jìn)行定位時(shí)，要保證錘的中心與地面在同一條基準(zhǔn)線上，同時(shí)采用測量儀器來觀察控制架的垂直程度；在將鋼管打進(jìn)土壤中時(shí)，要注意打入的深度，確保深度符合既定要求；在進(jìn)行壓砂活動時(shí)，要事先準(zhǔn)備特定重量的砂，將砂帶的底部扎緊，然后緩慢放置在小孔內(nèi)部，再將砂帶的上部固定在漏斗上面，將干燥的砂石通過漏斗振動入袋子，直到袋子被裝滿。最后，要將套管拔至砂墊層上面，將砂帶留在土層內(nèi)部。將套管移動到下一個(gè)樁體處，按照同樣的步驟進(jìn)行施工。

在選擇填充原料時(shí)，要注意選取的砂石原料含泥不能超過3%。袋中裝的砂石要經(jīng)過風(fēng)干，不能將帶有水分的砂石裝進(jìn)袋中，以避免袋內(nèi)的砂石在干燥之后體積縮小，造成砂井長度變小或者與排水墊銜接不上等問題。在將砂石灌入袋子之后，要擺放在通風(fēng)良好的露天場所，同時(shí)避免陽光直射，防止砂袋發(fā)生老化等。在利用相關(guān)設(shè)備進(jìn)行定位時(shí)，要保證定位的準(zhǔn)確性，確保垂直程度符合要求。為了有效控制砂井被打進(jìn)土層的深度，我們還可以在鋼套管上面設(shè)定尺度，以便保證砂井底部的標(biāo)準(zhǔn)高度與預(yù)定的要求相符合。

三、堆載預(yù)壓法處理道路軟基的注意事項(xiàng)

堆載預(yù)壓施工方法用到的主要原理就是有效應(yīng)力原理。它是在增加土層總壓力的基礎(chǔ)之上，來加大土壤本身的有效應(yīng)力，從而起到固結(jié)道路軟基的效果。通過認(rèn)真分析土層強(qiáng)度改變的原理和土壤形狀改變的原理，我們可以推知：采用堆載預(yù)壓的方式，能夠有效提升土壤地基的強(qiáng)度，同時(shí)降低路基下陷的概率。在探討堆載預(yù)壓方法加固道路軟基原理的基礎(chǔ)上，我們建議施工人員注意以下兩點(diǎn)：

首先，在采用這種方法處理道路軟基的時(shí)候，根據(jù)以上分析可以推知，土壤會向著兩側(cè)擠出，從而發(fā)生變形。因此，在具體堆載的時(shí)候，特別是在添加的土層較厚時(shí)，要注意控制好土壤的堆載速度，防止由于堆載過快而產(chǎn)生坍塌等，引起道路工程質(zhì)量事故。

其次，在采用堆載預(yù)壓方式處理道路軟基時(shí)，應(yīng)當(dāng)首先設(shè)置一套科學(xué)性強(qiáng)的施工現(xiàn)場觀測體系，采用先進(jìn)設(shè)備對施工進(jìn)度和土層情況進(jìn)行觀察和測量，保證被加固土層的安全和加固的實(shí)際效果。

四、結(jié)語

堆載預(yù)壓法，也稱為袋裝砂井方法，是一種被普遍采用的新型道路軟基加固處理方法。這種新式的處理方法施工流程簡單、處理成本較低，經(jīng)過處理的道路軟基質(zhì)量可靠、性能良好。與其他路基處理技術(shù)相比，堆載預(yù)壓處理技術(shù)具有施工期限短、工程造價(jià)低等獨(dú)特優(yōu)勢。在實(shí)際施工過程中，施工人員要嚴(yán)格遵守工程的質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)，選取合適的施工設(shè)備，如打樁設(shè)施等，以提升工程的綜合效益，確保道路工程質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1]溫世清，劉漢龍，余湘娟.堆載預(yù)壓法處理道路軟基加固機(jī)理簡析 [J].電力勘測設(shè)計(jì)，2012（09）.

[2]彭湘林.真空聯(lián)合堆載預(yù)壓法處理軟基的影響深度與沉降預(yù)測 [J].吉林大學(xué)，2012（04）.

[3]張媛，鄒桂蓮.堆載預(yù)壓法在加固軟基中的應(yīng)用 [J].科學(xué)技術(shù)與工程，2010（09）.