淺談市政道路軟土地基處理方法

唐俊

（廣東省建科建筑設(shè)計(jì)院有限公司 廣東廣州 510000）

引言

軟土地基由于具有抗剪強(qiáng)度低、壓縮性大及變形穩(wěn)定所需時(shí)間長等特點(diǎn)，一般不能直接作為道路地基使用，需加固處理以減小道路路基在荷載作用下引起的沉降或不均勻沉降。路基沉降是導(dǎo)致路基變形、破壞的主要原因，因此對(duì)軟土地基處理恰當(dāng)與否，不僅影響工程的投資，而且將直接影響道路的使用年限和工程質(zhì)量。近年來，國內(nèi)不少研究者都將目光聚集在軟土地基的處理工作上，相關(guān)研究成果也是非常豐富。在此背景下，筆者決定對(duì)軟土地基的特點(diǎn)及其處理方法做進(jìn)一步探討。

1 軟土地基的主要特點(diǎn)

軟土地基是指壓縮層主要由淤泥、淤泥質(zhì)土或其他高壓縮性土構(gòu)成的地基。由于軟土地基形成的原因不一樣，其特性也各不相同，但從總體上來看，可將其總結(jié)為以下幾個(gè)方面：

（1）含水量較高，孔隙比大。一般含水量為35～80%，孔隙比為1～2。

（2）高壓縮性。

（3）透水性低。很多軟土透水系數(shù)為10-7～10-8cm/s，缺乏良好的內(nèi)部滲水條件。

（4）抗剪強(qiáng)度低。

（5）軟土地基具有較強(qiáng)的觸變性。其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度會(huì)因?yàn)槭艿届o置歷時(shí)的作用而出現(xiàn)恢復(fù)或降低。

（6）不均勻性。軟土層中因夾粉細(xì)砂透鏡體在平面及垂直方向上呈明顯差異性，易產(chǎn)生道路地基的不均勻沉降。

2 軟土地基處理目的

在我國市政道路建設(shè)過程中，經(jīng)常會(huì)遇到軟土地基，它們的存在常影響道路工程質(zhì)量，往往是市政道路設(shè)計(jì)、施工的關(guān)鍵問題?？偨Y(jié)起來主要有以下兩個(gè)方面：

（1）強(qiáng)度及穩(wěn)定性問題。當(dāng)?shù)鼗目辜魪?qiáng)度不足以承受路基及路面?zhèn)鱽淼暮奢d時(shí)，地基可能會(huì)產(chǎn)生局部或整體剪切破壞，造成路堤失穩(wěn)、塌方，橋臺(tái)破壞。

（2）沉降變形問題。當(dāng)?shù)鼗谏喜亢奢d作用下產(chǎn)生過大的不均勻沉降時(shí)，可能導(dǎo)致以下情況發(fā)生：①路面開裂破壞；②橋梁與路堤銜接處差異沉降，引起橋頭跳車；③涵身及通道凹陷、沉降縫拉寬而漏水；④路面橫坡變緩、積水。

軟土地基處理的目的是利用夯實(shí)、置換、排水固結(jié)、加筋和熱力學(xué)等方法對(duì)地基土進(jìn)行加固，以改善地基土的剪切性、壓縮性、振動(dòng)性和特殊地基的特性，使其能夠滿足市政道路的要求。顯然，對(duì)于交通量大、養(yǎng)護(hù)時(shí)間難的高等級(jí)道路，地基處理的恰當(dāng)與否直接影響到工程質(zhì)量、投資及工程進(jìn)度等。因此，軟土地基處理對(duì)節(jié)約建設(shè)投資，保證車輛安全正常運(yùn)營具有重要意義。

3 軟基處理常用方法分析

目前國內(nèi)常采用的地基處理工藝有：換填法、預(yù)壓法、復(fù)合地基處理技術(shù)等。復(fù)合地基處理技術(shù)體系常采用豎向增強(qiáng)體和水平向加筋。其中豎向增強(qiáng)體主要為水泥粉噴樁（攪拌樁）、碎石樁、擠密砂樁、CFG樁（水泥粉煤灰碎石樁）等，水平向增強(qiáng)體主要為土工格柵、土工格室等?，F(xiàn)將常用軟基處理方法分析如下：

3.1 換填法

換填法是將基礎(chǔ)地面以下一定范圍內(nèi)的軟弱土層利用人工、機(jī)械或其它方法清除，然后以質(zhì)地堅(jiān)硬、性能穩(wěn)定、強(qiáng)度較高、具有抗侵蝕性的砂、卵石、碎石、煤渣、礦渣等材料分層回填，同時(shí)以人工或機(jī)械分層壓、夯、振動(dòng)，使之達(dá)到設(shè)計(jì)的壓實(shí)度要求，成為良好的人工地基。

換填法適用于淺層地基處理，包括淤泥、淤泥質(zhì)土、松散素填土、雜填土等地基處理。該法的優(yōu)點(diǎn)是直觀、高效，不留后患，施工不受工期限制。缺點(diǎn)是處理深度淺，其一般處理深度為0.5～3m。

3.2 預(yù)壓法

預(yù)壓法工藝可進(jìn)一步細(xì)分為塑料排水板（袋裝砂井）+堆載預(yù)壓或超載預(yù)壓，真空堆（超）載聯(lián)合預(yù)壓法等。此種方法利用外荷載作用，提高軟土的排水固結(jié)，增強(qiáng)它的抗剪強(qiáng)度和能力。預(yù)壓地基適用于處理淤泥質(zhì)土、淤泥、沖填土等飽和黏性土地基。預(yù)壓法中預(yù)壓時(shí)間通常在3～6個(gè)月。預(yù)壓法優(yōu)點(diǎn)是較為經(jīng)濟(jì)，缺點(diǎn)是工期較長，僅適合于工期要求不高的工程。

3.3 水泥攪拌樁法

水泥攪拌樁法（水泥粉噴樁）是使用特制的攪拌機(jī)械，以水泥為固化劑，在土層中強(qiáng)行與軟土攪拌，使軟土硬結(jié)成水泥土樁（柱）體或連成地下樁排，使固化物和軟土攪拌均勻，從而產(chǎn)生一系列的物理或者化學(xué)反應(yīng)，這樣就能夠使軟土強(qiáng)度大大高于天然強(qiáng)度，同時(shí)也大大降低了其壓縮性、滲水性。

該方法適宜于加固各種成因的飽和軟粘土，對(duì)提高軟土地基的承載能力，減少沉降量有良好的效果。所需施工工期短，工后沉降控制好，缺點(diǎn)是造價(jià)略高，而且當(dāng)淤泥層中有機(jī)質(zhì)含量較高時(shí)，樁體成樁質(zhì)量較差。

3.4 CFG樁（水泥粉煤灰碎石樁）

CFG樁（Cement Fly-ash Gravel）意為水泥粉煤灰碎石樁，由碎石、石屑、砂、粉煤灰摻水泥加水拌和，用各種成樁機(jī)械制成的具有一定強(qiáng)度的可變強(qiáng)度樁。CFG樁是一種低強(qiáng)度混凝土樁，可充分利用樁間土承載力的共同作用，將荷載傳遞到深層地基中去，使用性能較好。

CFG樁適用于擠密松散砂土、黏性土、粉土、素填土及雜填土等地基，可以提高地基的承載力和降低其壓縮性，對(duì)于處理可液化地基也有良好的效果。CFG樁相對(duì)水泥攪拌樁而言其樁體強(qiáng)度較高，可達(dá)到較低等級(jí)的混凝土強(qiáng)度。CFG樁價(jià)格相對(duì)水泥攪拌樁而言較為昂貴，但由于其樁體強(qiáng)度較高，CFG樁減沉效果相對(duì)較好。

圖1 某工程CFG樁施工案例

3.5 預(yù)應(yīng)力管樁

預(yù)應(yīng)力管樁具有單樁承載力高、對(duì)樁端持力層起伏變化大的地質(zhì)條件適應(yīng)性強(qiáng)、施工速度快、工期短、成樁質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)。預(yù)應(yīng)力混凝土管樁復(fù)合地基法是一種由高強(qiáng)度剛性樁與樁周軟土共同組成的地基，減沉效果明顯，但造價(jià)偏高。

3.6 土工格柵和土工格室

土工格柵和土工格室常單獨(dú)用于軟土地基處理或者作為褥墊層與上述提及豎向增強(qiáng)體聯(lián)合使用構(gòu)成水平向－豎向增強(qiáng)體復(fù)合地基。土工格（柵）室復(fù)合地基褥墊層具有減少車輛動(dòng)力荷載作用效應(yīng)，均化地基應(yīng)力分布，減少沉降和不均勻沉降的作用。該方法適合于各種軟土地基和各種高填土。

各種軟基處理工藝的優(yōu)缺點(diǎn)比較如表1所示。

表1 軟土地基處理工藝比較

4 結(jié)束語

市政道路施工過程中，經(jīng)常遇到軟土地基處理的問題，一旦軟基處理不當(dāng)，不但使得地基產(chǎn)生沉降或者變形，同時(shí)也影響著道路的安全及穩(wěn)定性。因此采用科學(xué)的處理方法，顯得尤為重要。然而各種軟基處理方法都有它的局限性、適用范圍及優(yōu)缺點(diǎn)，沒有哪種方法是萬能的。且不同工程地質(zhì)條件差別很大，對(duì)地基的要求也不相同。因此，對(duì)于每一個(gè)具體工程，應(yīng)從其工程費(fèi)用、處理要求、地質(zhì)條件以及材料、機(jī)具等各方面綜合考慮，以確定最佳的地基處理方法。

[1]《城市道路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》（CJJ194-2013）[S].

[2]《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTGD30-2015）[S].

[3]《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50007-2011）[S].

[4]《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》（JGJ79-2012）[S].