淺析公路軟土地基處理方法

武漢都市環(huán)保工程技術(shù)有限公司 湖北 430071

摘要：在濱海、江河、湖泊、池塘、沼澤地、地下水豐富等區(qū)域附近公路設(shè)計過程中，經(jīng)常遇見軟土地基的處理問題，只要前期設(shè)計時對軟土地基采取有效適宜的措施，則可以在后期的預(yù)算中節(jié)約一大筆費用，并且可以提升工程質(zhì)量，提高公路的使用壽命，降低公路運行的安全隱患。以下通過工程案例分析，簡要介紹了公路軟土地基的常用處理方法。

關(guān)鍵詞：軟土地基；換土法；擠淤法；強夯法；水泥土攪拌樁法；土工布及土工格柵加固法堆載預(yù)壓法；案例分析

公路軟土地基顧名思義就是指公路修筑范圍內(nèi)地基土非常軟，書面解釋就是指該段地基屬于濕軟地基，地基具有含水量高、承載力強度低、孔隙比大、滲透性較差、難以壓實等特點，該種路基如若不采取適宜有效的措施，將會造成不均勻沉降、路基內(nèi)部積水、使得道路整個結(jié)構(gòu)系統(tǒng)不穩(wěn)定并會造成路面開裂，嚴重時會使道路斷裂，對道路行駛造成極大的不安全因素，甚至無法通行。因此，在我們設(shè)計和施工的過程中，要善于發(fā)現(xiàn)有可能出現(xiàn)軟土地基的不良地段，并采取行之有效的辦法因?qū)浲恋鼗９P者在這10多年的總圖運輸?shù)脑O(shè)計工作中，發(fā)現(xiàn)以下地方容易出現(xiàn)軟土地基：濱海、江河、湖泊、池塘、沼澤地、地下水豐富等區(qū)域附近，在做該類地區(qū)的設(shè)計時，必須先對軟土路基的處理有一個預(yù)留處理費用，等詳細地勘報告出來后，在對癥下藥，采用適宜的公路軟土地基方案。下面我將常用的及我在工程設(shè)計中涉及的部分軟土路基的處理方法進行探析，希望對設(shè)計和施工人員能提供一定的借鑒經(jīng)驗，并不斷總結(jié)提高，從而達到有效改善公路軟土路基的目的。

1.基底開挖換土法

俗稱換填法或換土法，主要指將路基范圍內(nèi)的軟土清除，用穩(wěn)定性好的粘土、碎石等回填，并分層壓實，分層壓實的厚度一般為300mm每層。換填的深度根據(jù)軟土的厚度來確定，一般在2米以內(nèi)，若更深層次的話，換土的土方量較大，經(jīng)濟性會比較差。

工程案例分析：2012年筆者主持設(shè)計的《武鋼物流公司高坡地倉庫還建工程》中，由于武鋼三硅鋼新增一條生產(chǎn)線，需占用武鋼物流公司高坡地206倉庫。武鋼公司決定將高坡地206倉庫易地新建，新建廠址擬選在工業(yè)港外貿(mào)碼頭八號貨場。根據(jù)可研批復(fù)的要求，考慮在八號貨場范圍新建室內(nèi)、室外倉庫各一座，擬選場址原為外貿(mào)碼頭的礦渣堆場，由于該堆場對地基承載力的要求并不高，而且該場址附近新設(shè)計的一條外貿(mào)碼頭鐵路工程考慮了對鐵路路基進行換填處理，因此在本項目的 初期階段就考慮對設(shè)計的路基范圍進行換填1.5米粘土的要求，同事提醒土建和各專業(yè)在設(shè)計地坪和管道埋設(shè)時均應(yīng)考慮換填。待詳勘資料確定后，該區(qū)域1.5米深度范圍基本為雜填土和建筑垃圾，施工階段，將該部分不良軟弱土層挖去，按每層300mm分層充填粘土，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不小于93%，使之成為良好的人工地基。自此，在外貿(mào)碼頭區(qū)域進行設(shè)計時，應(yīng)先考慮基底開挖換土法，換土深度根據(jù)詳勘資料確定。

2.拋石擠淤法

故名思議就是在路基底從中部向兩側(cè)拋投一定數(shù)量的碎石，將淤泥擠出路基范圍，以提高路基強度。所用碎石宜采用不易風(fēng)化的大石塊兒，尺寸一般不小于0.3m。該方法適應(yīng)于施工范圍小，軟土層在3-4米的厚度，常年積水，且不易抽干的湖泊、池塘、江河等。該種方法施工簡單，不用抽水挖淤，不用換填，施工周期短。特別是在道路路基單獨穿越而建構(gòu)筑不在池塘和江河范圍內(nèi)的，適宜用該方法來處理軟土路基。

工程案例分析：筆者于2015年設(shè)計的《寧波中盟鋼鐵有限公司40萬t/a冷軋帶鋼工程》中，項目背景是寧波中盟鋼鐵有限公司冷軋帶鋼工程擬選址于寧波保稅區(qū)南區(qū)，該地區(qū)地勢較為平坦，廠區(qū)占地面積約392畝。該處周邊有城市道路環(huán)繞，西鄰規(guī)劃河，擬建場地距市中心約30公里，距高速公路入口約2.5公里，交通極為便利。在規(guī)劃設(shè)計階段，整個場地西側(cè)進廠道路毗鄰規(guī)劃河，從地勘資料顯示，除西側(cè)進廠道路淤泥深度在4米左右外，其余各區(qū)域均未發(fā)現(xiàn)軟土地基。因此，該段道路采用拋石擠淤法進行施工。該段道路按照10米左右分為若干個處置單元，先將淤泥挖開1米，然后由路堤中部逐步向兩旁拋入5-40cm的片石，再對其用重型壓路機進行反復(fù)碾壓，用人工將片石空隙以小石或石屑填滿鋪平，直至拋石層頂面平整無明顯孔隙。把淤泥盡量向左右兩側(cè)擠壓直至穩(wěn)定。該層壓實后，再重復(fù)之前的拋石、碾壓過程，直至拋石高度在池塘淤泥上方1米的時候且滿足到表面無明顯的輪跡，表面密實，無彈簧現(xiàn)象。就可以回填50cm的碎石反濾層。這樣，經(jīng)過處理的地基可以很好的控制路基沉降、提高地基承載力以達到路基穩(wěn)定的目的。

3.強夯法

指的是為提高軟弱地基的承載力，用重錘自一定高度下落夯擊土層使地基迅速固結(jié)的方法。該方法適宜于軟土地基范圍大，而且可以最大限度的減少場地沉降對待建工程的不利影響，一般強夯法的對象為整個場地。

工程案例分析：筆者于2007年設(shè)計的《武鋼7.63m焦爐配套工程耐材庫等搬遷工程》中，項目背景是根據(jù)武鋼公司“十一五”總體規(guī)劃，新建7.63m焦爐占用了現(xiàn)有耐材庫、散裝料等生產(chǎn)車間的場地，該部分場地與主體廠礦聯(lián)系不太密切，擬考慮在現(xiàn)有北湖渣場約120畝場地范圍內(nèi)還建。還建場地地勢南高北低，場地形狀較為規(guī)整。場地北側(cè)為武鋼鐵合金乙炔廠和北湖化工廠，南側(cè)為規(guī)劃場地，西側(cè)緊靠現(xiàn)有北湖路，東鄰繞城高速公路，擬建場址北側(cè)靠近北湖大港，原有場地為渣場，地勘報告顯示該部分區(qū)域6米左右的范圍均為建筑垃圾和軟土路基，考慮到整個場地范圍地基處理的經(jīng)濟性，擬采取強夯法以提高整個場地的地基承載力，當時設(shè)計提出的強夯后的地基承載力標特征值不低于150KPa。施工過程如下：首先清理并平整場地，將現(xiàn)有地表的不平處和低洼處分別進行處理，使得整個場地標高基本保持一致。然后按照3.5X3.5米一個的正方形方格將第一遍的強夯點位置標明出來，再將起重機開入場地，使夯錘對準夯點位置，用用能量錘（2000KNm）夯擊2遍。將夯錘起吊到預(yù)定高度，開啟脫鉤裝置，待夯錘脫鉤自由下落后，放下吊鉤，測量錘頂高程，若發(fā)現(xiàn)因坑底傾斜而造成夯錘歪斜時，應(yīng)及時將坑底整平。單點夯擊數(shù)按現(xiàn)場試夯得到的夯擊次數(shù)和夯測量關(guān)系曲線確定，且同時滿足以下條件：A、最后兩擊的平均夯沉量不大于50mm；B、夯坑周圍地面不應(yīng)發(fā)生過大的隆起。當同時滿足上述兩個條件時，表示第一個夯實點已經(jīng)完成，然后依次完成整個場地的夯實點。當?shù)谝槐楹粚嶞c全部完成后，用推土機將夯坑推平，并測量場地高程；等土中的超靜孔隙水壓力消散后，再開始第二遍強夯，間隔時間約7天，第二遍強夯點位于第一遍強夯點中間，最終用推土機推平，再用35T振動壓路機碾壓全場。然后測量夯實后的場地標高，復(fù)核強夯后的地基承載力能否達到設(shè)計要求，最終以達標后的強夯場地標高作為全廠區(qū)的場地標高。道路路基則在強夯后的場地上進行修筑，可以滿足地基加固的要求。

4.水泥土攪拌樁法

水泥土攪拌樁是用于加固飽和軟黏土低地基的一種方法，它利用水泥作為固化劑，通過特制的攪拌機械，在地基深處將軟土和固化劑強制攪拌，利用固化劑和軟土之間所產(chǎn)生的一系列物理化學(xué)反應(yīng)，使軟土硬結(jié)成具有整體性、水穩(wěn)定性和一定強度的優(yōu)質(zhì)地基。水泥加固土的基本原理是基于水泥加固土的物理化學(xué)反應(yīng)過程，它與混凝土硬化機理不同，由于水泥摻量少，水泥是在具有一定活性 介質(zhì)--土的圍繞下進行反應(yīng)，硬化速度較慢，且作用復(fù)雜，水泥水解 和水化生成各種水化合物后，有的又發(fā)生離子交換和團粒化作用以及 凝硬反應(yīng)，使水泥土土體強度大大提高。（引自百度百科中的詞條解釋）

工程案例分析：筆者于2006年主持設(shè)計的《武鋼鐵路運輸系統(tǒng)焦化小站改造工程》中，項目背景根據(jù)武鋼公司總體規(guī)劃，當形成年產(chǎn)1400萬噸鋼的規(guī)模時，焦化小站主要貨運量有較大增加，洗煤到達量由483萬噸增加到730萬噸，原煤運量到達100萬噸，現(xiàn)在焦化小站已不能滿足日益增長的運量要求，因此對焦化小站的改造勢在必行。本工程配合新3#翻車機鐵路線，對焦化小站內(nèi)線路進行優(yōu)化改造，并在焦化小站到工業(yè)港焦礦干線上新建三條鐵路到發(fā)線，作為焦化小站的一個作業(yè)區(qū)，用于各種列車的接卸，使其滿足公司1400萬t/a鋼規(guī)模的發(fā)展要求。在鐵路設(shè)計系統(tǒng)中，有一部分位于鐵路南側(cè)紅線范圍附近需增設(shè)擋土墻及道路，該段擋土墻和道路的地勘土質(zhì)自上而下：1層雜填土：雜色，主要由碎石、塊石、礦渣、磚塊、混凝土地坪、工業(yè)垃圾及少量粘性土填成。厚度為2.3～3.8m，平均厚度3.08m。，2層素填土：黃～褐～灰色，主要由粘性土填成，混少量碎石。厚度為0.50～1.90m，平均厚度0.89m，3層淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土：灰黑色，含有機質(zhì)。層厚為0.60～2.2m，平均厚度1.40m，4層粉質(zhì)粘土：黃～褐黃色～灰綠色，含鐵錳氧化物和灰色土條，混少量粉土塊，厚度為0.7～10.9m，平均厚度5.6m。工程擬采用粉質(zhì)粘土作為樁端持力層，擋土墻和道路部分需采用地基采用水泥土攪拌樁加固地基處理。施工前，場地應(yīng)事先平整，清除樁位處的障礙物、雜填土及淤泥，并清除樁間淤泥質(zhì)土；場地低洼時，應(yīng)回填粘性土料，不得回填雜填土。水泥土攪拌樁直徑500mm，間距800mm，樁數(shù)根據(jù)現(xiàn)場施工情況確定，水泥土攪拌樁設(shè)計平均樁長10m。成樁要求：固化劑采用標號32.5MPa的普通硅酸鹽水泥；樁身每米噴水泥50±2Kg；樁頂部分3m范圍內(nèi)應(yīng)復(fù)攪復(fù)噴。質(zhì)量檢驗：本工程加固后要求單樁豎向承載力特征值Ra=100KN，復(fù)合地基承載力特征值≥130KPa；承載力檢驗應(yīng)采用復(fù)合地基載荷試驗和單樁載荷試驗，載荷試驗必須在樁身強度滿足試驗荷載條件，并宜在成樁28d后進行；檢驗數(shù)量為7根，其中做單樁靜載試驗3根，做復(fù)合地基靜載試驗4根。水泥土攪拌樁經(jīng)檢驗合格后，該部分地基處理也已經(jīng)完成。

5.土工布及土工格柵加固法

工格柵的定義：用聚丙烯、聚氯乙烯等高分子聚合物經(jīng)熱塑或模壓而成的二維網(wǎng)格狀或具有一定高度的三維立體網(wǎng)格屏柵，當作為土木工程使用時，稱為土