淺析道路設(shè)計(jì)中軟土路基處理方法

摘要：軟土路基處理是道路工程建設(shè)中面臨的一項(xiàng)重要的問(wèn)題，這樣的路基土質(zhì)松軟，含水量大，承載力較低，必須進(jìn)行科學(xué)合理的處理，否則會(huì)造成路基強(qiáng)度低、施工結(jié)束后路基不均勻沉降過(guò)大，導(dǎo)致路面開裂或者塌陷，影響路面的使用性能。

關(guān)鍵詞：軟土路基;軟土路基的重要性;處理方法

1、引言

隨著我國(guó)道路的建設(shè)不斷地?cái)U(kuò)大。軟土地基的處理質(zhì)量直接影響到路基的基礎(chǔ)承載力，也是保證道路建成后安全、高效運(yùn)營(yíng)的關(guān)鍵。所以選擇合理的軟基處理方案及方法快速實(shí)施，從而取得預(yù)期的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，就具有重大的實(shí)際意義。

2、軟土路基

軟土路基是路基中土的含水量高、孔隙比大、壓縮性高、透水性能交差以及抗剪強(qiáng)度低。軟土的成分復(fù)雜，含有大量的碳酸鹽以及蒸發(fā)鹽等化學(xué)成因物質(zhì)和腐殖泥碎屑等生物成因物質(zhì)。軟土一般是在流水環(huán)境中沉積而成，帶有粉砂顆粒并呈現(xiàn)明顯的層理，地區(qū)差異性較大。軟土路基主要有以下幾方面特點(diǎn)：

（1）軟土路基具有含水量較高、孔隙比較大

因?yàn)檐浲林饕烧惩亮＝M和粉土粒組組成，并含少量的有機(jī)質(zhì)，在不同地址環(huán)境下陳繼偉絮狀結(jié)構(gòu)。軟土一般含水量35～80%，空隙比為1～2。

軟土具有明顯的結(jié)構(gòu)性，即當(dāng)原狀軟土受到振動(dòng)或擠壓以后，土體絮狀結(jié)構(gòu)連接受到破壞，土的強(qiáng)度顯著降低，甚至呈流動(dòng)態(tài)。軟土擾動(dòng)后，隨著靜置時(shí)間的延長(zhǎng)，其強(qiáng)度會(huì)逐步恢復(fù)。

（2）具有明顯的流變性

在剪應(yīng)力的作用下，軟土承受剪應(yīng)力的作用產(chǎn)生緩慢的剪切變形，并可能導(dǎo)致抗剪強(qiáng)度的衰減，在固結(jié)沉降完成后，軟土還可能產(chǎn)生可觀的次固結(jié)沉降。

（3）壓縮性高，透水性差

軟土的壓縮模量Eslt;4MPa，其壓縮性隨著液限的增大而增大。軟土滲透性小，一般豎向滲透系數(shù)在（10-6～l0-8cm/s）之間，因此土層在自重或荷載作用下達(dá)到完全固結(jié)所需要的時(shí)間是很長(zhǎng)的。

（4）抗剪強(qiáng)度很低

我國(guó)軟土天然不排水抗剪強(qiáng)度一般小于20kPa，有效內(nèi)摩擦角20～350。在荷載的作用下，如果軟土路基能夠排水固結(jié)，軟土抗剪強(qiáng)度將產(chǎn)生顯著變化。軟土排水固結(jié)速度越快，則其強(qiáng)度改善效果越明顯。

3、道路設(shè)計(jì)中軟土路基處理的重要性

過(guò)去在一般公路通過(guò)軟土地區(qū)，由于線路等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)不高，路基寬度窄、立交少、縱坡要求不嚴(yán)，且多低路堤，故對(duì)路基大部分地段處理工程少，僅對(duì)橋頭高路堤部位重視些。但從高速公路出現(xiàn)后，因要求全立交、橋涵通道多，路堤高度多超過(guò)軟土填土極限高度。加之軟土中含有大量親水膠體微粒，土體多呈海棉狀結(jié)構(gòu)，因其孔隙比大、含水量多、透水性小、抗剪強(qiáng)度低、壓縮性強(qiáng)在路堤高填土的自重作用下，要經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間才能趨地壓密穩(wěn)定、因此其沉降穩(wěn)定要花費(fèi)長(zhǎng)時(shí)間。

此外軟土結(jié)構(gòu)在大交通量，重載車輛的作用下，路基容易產(chǎn)生側(cè)向膨脹擠出滑動(dòng)，基底沉降現(xiàn)象也嚴(yán)重，為了增強(qiáng)壓密穩(wěn)定力度和較短時(shí)間達(dá)到最終沉降，消除側(cè)向滑動(dòng)位移，以免路堤向兩側(cè)膨脹擠出，確保路基及其外側(cè)建筑物、或其他農(nóng)田、蝦池、魚塘的安全，因此必須對(duì)軟基進(jìn)行處理。

4、軟土地基處理需要考慮的因素

（1）地基狀況

軟土地基在土質(zhì)條件和地基構(gòu)成方面存在著很大的差異。在土質(zhì)條件方面，軟土地基的土質(zhì)粘性通常較大，在這種情況下，可對(duì)軟土地基進(jìn)行壓實(shí)，在施工中盡量避免出現(xiàn)地基擾動(dòng)過(guò)大。在砂性土質(zhì)情況下，可采用擠實(shí)砂樁伐或振動(dòng)壓實(shí)的方法對(duì)土質(zhì)進(jìn)行改善，對(duì)土質(zhì)進(jìn)行改善的時(shí)候也要避免出現(xiàn)過(guò)大的擾動(dòng)，因?yàn)檎承酝临|(zhì)在擾動(dòng)過(guò)大的情況下，會(huì)出現(xiàn)強(qiáng)度降低過(guò)多的情況。軟土地基在地基構(gòu)成方面也存在著一定的差異，在軟土層較淺的情況下，通常對(duì)構(gòu)造物下的軟基采取開挖換填處理。在軟土地基較厚的情況下，需要針對(duì)不同地質(zhì)情況，采用不同的方法對(duì)軟基進(jìn)行處理，從而提高軟土地基的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。

（2）不同道路等級(jí)要求決定基礎(chǔ)處置方式

在進(jìn)行道路施工時(shí)，道路等級(jí)越高，其平整度的要求就越高，這就要求對(duì)軟土地基處理的時(shí)候要采取更加有效的地基沉降處理措施。對(duì)一些道路等級(jí)較低的施工項(xiàng)目，在進(jìn)行施工時(shí)可先對(duì)路面進(jìn)行簡(jiǎn)單的鋪填，在地基沉降以后在對(duì)路面進(jìn)行施工，這樣能夠更好的節(jié)約工程成本。此外，在施工中，路堤的設(shè)計(jì)寬度和高度在進(jìn)行路基處理時(shí)也需要慎重的考慮。在對(duì)路堤進(jìn)行處理的時(shí)候，可采用換填法，但這種方法對(duì)寬而低的路堤來(lái)說(shuō)會(huì)帶來(lái)較大的負(fù)面影響，在施工中會(huì)出現(xiàn)局部受到破壞的情況。當(dāng)出現(xiàn)高填路堤時(shí)，地基強(qiáng)度將對(duì)路基的穩(wěn)定性產(chǎn)生較大影響，在這種情況下，采用壓重法進(jìn)行施工將受到很大的限制。

（3）道路施工的周圍環(huán)境

道路在進(jìn)行施工時(shí)會(huì)對(duì)周圍的環(huán)境帶來(lái)一定的影響，在進(jìn)行地基處理的時(shí)候會(huì)出現(xiàn)地基振動(dòng)的情況，并伴隨較大的噪聲，對(duì)地下水水位帶來(lái)一定的影響，同時(shí)也會(huì)出現(xiàn)泥水散落的情況，因此，在施工中一定要合理選擇軟土地基的施工方法。在對(duì)高填路堤進(jìn)行地基處理的時(shí)候，地基可能會(huì)出現(xiàn)較大的隆起或沉降情況，如果在路堤的周圍有民房或是其他建筑物，需要對(duì)整體的沉降量進(jìn)行必要的分析，同時(shí)對(duì)剪切變形情況進(jìn)行控制。在施工中若不能采用更好的施工方法進(jìn)行施工，就需要對(duì)施工周圍的建筑物和民房采取必要的保護(hù)措施，這樣才能進(jìn)行路基的處理。

5、道路設(shè)計(jì)中軟土路基處理方法

（1）拋石擠淤法

拋石擠淤是將粒徑大于30cm的塊石拋入軟土中，再利用機(jī)械力量將片石壓入軟土深部，利用片石的重力和相互之間的咬合力量將淤泥擠出路基的范圍，從而達(dá)到加固路基的目的。拋石擠淤法一般應(yīng)用于軟土深度3m以內(nèi)的常年積水的低洼地帶，如魚塘、沼澤地等處，這些地帶軟土含水率非常高，軟土呈流動(dòng)狀態(tài)，片石的擠淤效果最好。拋石擠淤時(shí)應(yīng)從路基中間開始，先向前再向兩邊，這樣有利于將淤泥擠出路基范圍。然后利用重型壓路機(jī)對(duì)拋石部分進(jìn)行碾壓，加速淤泥的排除，最后在拋石層的上方鋪設(shè)一層反濾層后再在上部鋪筑土路堤。拋石擠淤法由于對(duì)軟土固結(jié)效果良好，費(fèi)用低、易操作等原因，在軟土路基處理中應(yīng)用比較廣泛。

（2）袋裝砂井排水固結(jié)法

袋裝砂井直徑一般為7cm，間距1～2m，深度根據(jù)設(shè)計(jì)要求而定;袋裝砂井的編織袋應(yīng)具有良好的透水性能，袋內(nèi)砂不易漏失，袋子材料應(yīng)具有足夠的抗拉強(qiáng)度，一定的抗老化能力和耐腐蝕性能。目前使用的聚丙烯編織袋，應(yīng)避免在太陽(yáng)光下長(zhǎng)時(shí)間照射，防止老化;所用的干砂應(yīng)具有良好的透水性能，且含泥量要小于3%;袋裝砂井的打樁專用施工設(shè)備有履帶吊機(jī)式、軌道門架式等，圓形套管以鋼導(dǎo)架作導(dǎo)向，頂端固定在振動(dòng)錘的卡盤上，套管的頂端有一個(gè)能裝入砂袋的漏斗，為防砂袋被掛破，應(yīng)在砂袋入口漏斗處安裝一滑輪，套管的下端安裝可以分離的預(yù)制混凝土樁尖。釘樁位：先放出道路中心線，然后從砂井起點(diǎn)按照砂井間距，用石灰點(diǎn)或標(biāo)釬放出樁位線;移動(dòng)打設(shè)設(shè)備使套管樁頭對(duì)準(zhǔn)樁位，裝好并插緊預(yù)制混凝土樁尖;啟動(dòng)振動(dòng)錘沉入套管全要求深度，將砂袋放入套管漏斗中也可隨砂袋下落往管內(nèi)徐徐注水以減小砂袋與管壁的摩阻力，待砂袋沉達(dá)管底抽出套管。砂袋應(yīng)有足夠長(zhǎng)度伸入排水砂墊層中以保持袋裝砂井與排水墊層相聯(lián)結(jié)，移動(dòng)打設(shè)設(shè)備繼續(xù)按前述程序打設(shè)袋裝砂井。

（3）淺層換填法

當(dāng)軟土層埋深較淺在地從表層，厚度較小時(shí)（3米以內(nèi)），無(wú)論路堤填土多高，以換填法徹底地潔除地墓軟土層是最理想的選擇。進(jìn)行軟基處理設(shè)計(jì)時(shí)，如果千篇一律地采用保守的處理方法，會(huì)增加工程建設(shè)成本，造成不必要的浪費(fèi)。在平地上建設(shè)道路，擬建道路的路而高程與周邊場(chǎng)地的高差小于1米，進(jìn)行軟基處理設(shè)計(jì)時(shí)，推薦優(yōu)先考慮采用工期短、造價(jià)低的淺層換填法。

（4）水泥土攪拌樁法

水泥土攪拌樁是膠結(jié)法處理軟土路基的一種，它利用水泥或石灰等材料作為固化劑的主劑，通過(guò)特制的深層攪拌機(jī)械，在路基深處將軟土和固化劑（漿液或粉體）強(qiáng)制攪拌，利用固化劑與軟土之間所產(chǎn)生的一系列物理、化學(xué)反應(yīng)，使軟土固結(jié)成具有整體性、水穩(wěn)定性和一定強(qiáng)度的路基，以達(dá)到提高路基承載力、減少路基沉降量的目的。其路基應(yīng)視為復(fù)合路基，樁土共同承擔(dān)荷載。它具有施工速度快，設(shè)備輕便，便于移動(dòng)，方法容易掌握，處理深度較大等優(yōu)點(diǎn)。

（5）CFG樁法

使用螺旋鉆機(jī)也可使用振動(dòng)沉管機(jī)施工。工程的具體情況決定了成樁機(jī)的類型和型號(hào)的選擇。在使用振動(dòng)沉管機(jī)施工，就會(huì)因大多數(shù)地區(qū)的夾有硬土層的地質(zhì)條件而出現(xiàn)樁體被損壞或震斷。因此，可避免因樁間土的結(jié)構(gòu)破壞而引起復(fù)合地基的強(qiáng)度降低的現(xiàn)象發(fā)生。所以，為了確認(rèn)CFG樁復(fù)合地基質(zhì)量的有效方法，在施工前期，了解地質(zhì)情況是十分必要的，也可以更好的確認(rèn)選擇的施工機(jī)械的類型。

6、結(jié)束語(yǔ)

在道路工程中對(duì)軟土路基的處理是保證道路使用安全的重要基礎(chǔ)，在實(shí)際工程中為了保證處理效果應(yīng)先對(duì)地質(zhì)情況與工程需要進(jìn)行分析，然后選擇最為合理的方式處理。同時(shí)保證施工的經(jīng)濟(jì)性與規(guī)范化的要求，即根據(jù)工程需要選擇合理的工藝并按照規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施，克服不利因素保證軟土處理的效果。

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