基于特殊路基下綜合處理軟土的方法分析

秦其輝

（中鐵上海設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，上海200070）

基于特殊路基下綜合處理軟土的方法分析

秦其輝

（中鐵上海設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，上海200070）

在全國(guó)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的當(dāng)下，政府大力投資建設(shè)道路設(shè)施。隨著道路建設(shè)的逐步完善，軟土地段的道路建設(shè)越來越多，由此可知軟土地基的處理是值得研究的課題。如果對(duì)軟土處理的方法加以妥善掌握并利用，不但可以縮短一定的工期，同時(shí)，也能節(jié)省工程投資。根據(jù)軟土的特性、埋藏的厚度和深度，可以將軟土主要分成淺層軟土、中厚層軟土、厚層軟土。根據(jù)不同厚度的軟土地層可采取不同的處理方法。

道路建設(shè)；軟土地基；淤泥沉積物；腐殖質(zhì)

1 道路軟土定義及軟土分類

軟土是淤泥和淤泥質(zhì)土的總稱，主要是由天然含水量大、壓縮性高、承載能力低的淤泥沉積物及少量腐殖質(zhì)所組成的土。軟土可以按照其工程特性分為軟黏性土、淤泥質(zhì)土、淤泥、泥炭質(zhì)土及泥炭等。

依據(jù)不同的軟土沉積的原因有人工堆積，谷地、湖沼、濱海與河灘沉積，不同厚度的軟土不僅對(duì)工程的施工會(huì)造成不同的影響，且其處理方法更是不能照搬照抄，需要因地制宜。軟土可依次分為淺層軟土、中厚層軟土和厚層軟土。淺層軟土是指挖掘機(jī)能夠挖出的軟土，其厚度一般低于6 m；中厚層軟土是指利用機(jī)械可對(duì)其進(jìn)行處理、其厚度范圍為6～20 m的軟土地層；厚層軟土由于其厚度大，利用機(jī)械處理不僅難度大、費(fèi)用高，還不一定能完全對(duì)其進(jìn)行處理，其厚度通常高于20 m。

2 道路路基軟土的處理方法

2.1 淺層軟土的處理方法

2.1.1 挖出換填法

挖出換填法是將地表以下的淺層軟土挖出，并分層填充碎石、煤礦渣、砂以及建筑垃圾等材料（這些材料往往具有較高的強(qiáng)硬度、抗侵蝕性良好，且性能穩(wěn)定），目的是使密實(shí)度可滿足良好的人工地基的標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)過挖出換填法后的填充層在承載力方面得到極大提升，在剛度與變形度方面與原軟土相比都得到了功能上的提升。該方法僅在處理埋藏深度低于6 m的軟土層上最為經(jīng)濟(jì)有效，即運(yùn)用于處理淺層軟土上。如果將挖出換填法應(yīng)用于埋藏深度大于6 m的軟土中，由于開挖量的大增不僅會(huì)增加單位成本，且易出現(xiàn)邊坡或基坑等不安全的問題，所以，挖出換填法明顯不適用于除淺層軟土之外的中厚層軟土和厚層軟土。挖出換填法應(yīng)大規(guī)模地運(yùn)用大型機(jī)械，該法的優(yōu)點(diǎn)是直觀明了、工序簡(jiǎn)單、實(shí)施過程明確、保障工程質(zhì)量。在挖出軟土之前，需要提前設(shè)計(jì)好放坡比率，避免挖出過程中時(shí)出現(xiàn)邊坡和基坑破壞的問題。同時(shí)，在局部較深的地段運(yùn)用拋石補(bǔ)充來處理挖出不徹底的易流軟土。更加重要的是，應(yīng)設(shè)置排水溝或排水盲溝來加快排出地下水和完善排水設(shè)施，這一措施可以盡快解決因挖出軟土層而造成的泌水問題。對(duì)于挖出的軟土可采取2種方法：①盡可能地利用被挖出的軟土；②設(shè)置棄土場(chǎng)來放置那些無法被利用的軟土，進(jìn)而保持工程區(qū)域的環(huán)境整潔。

2.1.2 強(qiáng)夯法

該方法運(yùn)用于建設(shè)過程中出現(xiàn)未夯實(shí)的人工填土中含有厚度較薄的耕植土、淤泥質(zhì)土等軟土，深度一般是位于4～6 m處，之所以此時(shí)采用強(qiáng)夯法是為了降低成本、簡(jiǎn)化工程步驟、加快工程進(jìn)度。強(qiáng)夯法的工作步驟就是將10～25 t的重錘利用起吊設(shè)備吊升到10～25 m的高處，然后讓重錘做自由下落，夯實(shí)人工填土和軟土。

通常在1 500～2 500 kN/m的夯實(shí)能量下，一般能夠有效獲得4～6 m的夯實(shí)深度，從而達(dá)到擠出或擠密該深度內(nèi)軟土地層的處理效果。為了確保該方案的順利實(shí)施，開工前需要做好有關(guān)周邊居民的民意調(diào)查和安撫工作，并采取相關(guān)措施降低施工過程中的噪聲影響，避免人為因素干擾工程實(shí)施進(jìn)度。

2.1.3 強(qiáng)夯置換法

強(qiáng)夯置換法適用于挖出成本高、通常埋藏在6 m以下，但土層又較厚的軟土。強(qiáng)夯置換法的工作原理是利用樁（墩）體進(jìn)行更好的排水、更快的固結(jié)軟土工作，將碎石塊夯入軟土形成樁（墩）體，在碎石樁和墩之間土上鋪設(shè)碎石墊層形成復(fù)合地基，從而使這種復(fù)合地基的承載能力和穩(wěn)定性得到一定程度的提升，并減小地基沉降。強(qiáng)夯置換法的實(shí)施要想經(jīng)濟(jì)、便利，需要有豐富石料在工程擬建場(chǎng)地邊。該法在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)過程中應(yīng)極其重視置換率與置換深度，為了保障強(qiáng)夯置換獲得理想的發(fā)揮，需要試驗(yàn)置換深度，但在大量項(xiàng)目中經(jīng)常忽略了置換的深度而導(dǎo)致沉降。

2.2 中厚層軟土處理方法

此項(xiàng)目中的軟土為中厚層軟土，厚度在6～10 m的范圍內(nèi)，其厚度的軟土雖不適合采用淺層的方法，但以下方法是適用的。

2.2.1 砂石樁法

此法是在平面上按網(wǎng)格狀或梅花狀布置一定數(shù)量的樁（一般要超出處理范圍3～5 m），樁采用機(jī)械成孔，砂石充填，構(gòu)成了復(fù)合地基。機(jī)械成孔一般有鉆孔法、沖孔法及振沖法，最常用的為振沖法，該法施工質(zhì)量好、速度快，造價(jià)相對(duì)較低，得到了普遍應(yīng)用。

2.2.2 高壓旋噴樁法

此法是利用鉆機(jī)把帶有噴嘴的注漿管置入設(shè)計(jì)土層深度，通過高壓設(shè)備如高壓灌漿機(jī)和高壓風(fēng)機(jī)使?jié){液或水成為20～40 MPa的高壓流從噴嘴中噴射出來，沖擊破壞土體。高壓噴射注漿法按噴射流移動(dòng)方式分為旋轉(zhuǎn)噴射（旋噴）和定向噴射（定噴）。旋噴時(shí)噴嘴邊噴射邊旋轉(zhuǎn)和提升，固結(jié)體呈圓柱狀，形成旋噴樁體，與周圍土體形成復(fù)合地基，提高地基的抗剪強(qiáng)度，改善土體的變形模量。

2.2.3 水泥土攪拌法

水泥土攪拌法是以水泥作為固化劑的主劑，通過特制的深層攪拌機(jī)械將固化劑和地基土強(qiáng)制攪拌，使軟土硬結(jié)成具有整體性、水穩(wěn)定性和一定強(qiáng)度的樁體的地基處理方法。

3 工程實(shí)例

本項(xiàng)目為天長(zhǎng)市南環(huán)路工程，位于天長(zhǎng)市南部新城與西部工業(yè)區(qū)之間，全線總長(zhǎng)4 508 m。南環(huán)路工程是本市道路系統(tǒng)的骨架，連通該市主要工業(yè)區(qū)和南部新城開發(fā)區(qū)，是南部新城區(qū)的重要基礎(chǔ)設(shè)施。該項(xiàng)目的建設(shè)將完善市區(qū)主要道路系統(tǒng)，負(fù)擔(dān)著區(qū)域主要客貨運(yùn)交通，提高本地物流效率，降低運(yùn)輸成本，在推動(dòng)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展中起到重要作用。主要包括南環(huán)路大橋工程和南環(huán)路道路工程。南環(huán)路大橋橋梁寬度40 m，上部結(jié)構(gòu)采用15跨30 m的簡(jiǎn)支箱梁，下部結(jié)構(gòu)采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ)接墩、臺(tái)蓋梁。南環(huán)路道路工程，西起沿河路，東至天冶路，包括南環(huán)路大橋東接線工程，全長(zhǎng)4 058 m，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為城市快速主干道Ⅱ級(jí)。

該道路與多條既有道路相交，全線場(chǎng)地有一定地勢(shì)起伏，整體是西低東高，多為農(nóng)田、河塘，東段民居較多，現(xiàn)狀道路大多為農(nóng)村土路，軟土路段較多。該道路軟土路段底層巖土性質(zhì)如表1所示。

表1 地層巖性特征表

本項(xiàng)目分別對(duì)不同地形及特殊路段的軟土進(jìn)行了分析，考慮到在道路硬化過程中的經(jīng)濟(jì)狀況和本次道路等級(jí)狀況，本次項(xiàng)目淺層軟土處理方法采用強(qiáng)夯法、夯置換法，中厚層軟土處理方法采用水泥土攪拌法。經(jīng)后期施工效果監(jiān)測(cè)，軟土地基處理后的穩(wěn)定性良好，處理方法合適。

4 結(jié)束語

本次天長(zhǎng)市南環(huán)路工程中軟基的處理方法由于地形地質(zhì)條件的不同而不同，具體操作要做到因地制宜、因時(shí)所需，并結(jié)合施工單位的施工力量進(jìn)行最合理的選擇。因此，在軟土路基的處理方法中要想取得最佳的實(shí)際效果，需要充分做好前期各種準(zhǔn)備工作，包括研究已有的地質(zhì)資料、勘探工程地質(zhì)和利用綜合勘測(cè)手段，包括測(cè)繪、鉆探、原位測(cè)試及物探等。

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〔編輯：張思楠〕

U416.1

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2017.19.072

2095－6835（2017）19－0072－02