公路設(shè)計(jì)中軟土的處理策略初探

劉曉東

(山西誠(chéng)達(dá)公路勘察設(shè)計(jì)有限公司，山西 太原 030000)

1 淺層軟土處理

1.1 挖除換填

挖除換填指的是利用人工或利用機(jī)械把基礎(chǔ)底部存在的軟弱土體挖除干凈，然后按照分層的原則使用強(qiáng)度高且透水的材料進(jìn)行填筑，再按照要求做好夯實(shí)處理，保證地基的強(qiáng)度與設(shè)計(jì)和規(guī)范的要求完全相符。該方法主要優(yōu)勢(shì)為直觀和高效，不會(huì)留下隱患，施工基本不受工期等因素的限制，但也存在處理深度相對(duì)較淺的缺點(diǎn)，如果處理深度達(dá)到3 m以上，不僅費(fèi)用很高，而且還會(huì)帶來(lái)?xiàng)壨练矫娴膯?wèn)題。

1.2 強(qiáng)夯置換

若軟土的埋深為3～6 m，無(wú)法使用換填方法處理，則可采用該方法來(lái)處理。該方法雖然不適合在淤泥與淤泥質(zhì)土中使用，但當(dāng)淤泥層厚度并不大時(shí)，可以在拋填之后將其夯實(shí)，促使較大的石塊到達(dá)硬土層，并將淤泥擠出。一般強(qiáng)夯3遍，第1和第2遍強(qiáng)夯為點(diǎn)夯，夯點(diǎn)之間的距離為2.5 m，完成點(diǎn)夯后對(duì)夯坑進(jìn)行回填；第3遍則為滿夯，使每個(gè)錘印相接。

2 較深的濕軟地基路段處理

(1)按照一定程序分別拋入和填筑毛石及片石，拋填時(shí)使用的石塊，不僅要堅(jiān)硬，而且還要有適當(dāng)棱角，另外還不能容易風(fēng)化，實(shí)際強(qiáng)度符合規(guī)定，粒徑應(yīng)達(dá)到30 cm以上，粒徑在30 cm以內(nèi)的部分，其含量應(yīng)控制在20%以內(nèi)，而粒徑超過(guò)50 cm的片石比例不能小于30%。

(2)石塊的拋填不可混亂，采用人工進(jìn)行配合，秉承一定規(guī)律，遵循規(guī)范的要求，減小相鄰石塊間間隙，保持緊密，若有淤泥被擠出，應(yīng)盡快將其清除干凈。

(3)以拋石層的實(shí)際情況為依據(jù)，若壓路機(jī)可以進(jìn)入，則可用壓路機(jī)進(jìn)行碾壓，以石塊停止下沉為完成碾壓完成的標(biāo)準(zhǔn)。

(4)當(dāng)?shù)叵滤幌鄬?duì)較高時(shí)，需在拋石頂部水位上層填筑厚度為30 cm的中粗砂，將其作為找平層，同時(shí)將其碾壓密實(shí)。

(5)在找平層的表面填筑不透水材料，使路基填土表面保持干燥。

3 排水固結(jié)堆載預(yù)壓

該方法是排水固結(jié)與堆載預(yù)壓兩種方法的結(jié)合，通過(guò)插入塑料排水板或施工袋裝砂井形成豎向排水體，這是現(xiàn)在應(yīng)用較為廣泛的一種方法。其原理為對(duì)軟土排水條件進(jìn)行改善，然后通過(guò)逐級(jí)填筑與預(yù)壓，使地基達(dá)到固結(jié)狀態(tài)，完成沉降，提高土體自身強(qiáng)度，增加承載力，避免工后沉降的發(fā)生。該方法最大的缺點(diǎn)在于需要較長(zhǎng)時(shí)間才能達(dá)到固結(jié)狀態(tài)，一般預(yù)壓期要達(dá)到180～360 d。

目前，該方法的豎向排水體主要有良好，即塑料排水板與袋裝砂井，其中，塑料排水板主要優(yōu)點(diǎn)為工藝簡(jiǎn)單、施工速度快和排水效果良好，缺點(diǎn)為對(duì)材料質(zhì)量有很高的要求，排水效果直接受材料質(zhì)量影響；袋裝砂井主要優(yōu)點(diǎn)為排水效果良好而且能提供承重作用，但施工工藝復(fù)雜，成型速度慢，造價(jià)偏高?？梢?jiàn)，從施工難易程度、造價(jià)等方面講，應(yīng)優(yōu)先考慮塑料排水板。

當(dāng)采用塑料排水板時(shí)，應(yīng)注意以下設(shè)計(jì)要點(diǎn)：塑料排水板之間的距離按1.4 m控制，按正三角形進(jìn)行布置，在路基底部整個(gè)斷面鋪設(shè)一層厚度為50 cm的中、粗砂，將其作為墊層。排水板應(yīng)使用成品，質(zhì)量滿足下列要求，當(dāng)處理深度小于15 m時(shí)，應(yīng)使用B型板。

(1)復(fù)合體：①厚度：B型板為4±0.2 mm，C型板4.5±0.2 mm；②寬度：150±2 mm；③米數(shù)：250±1 m/卷；④抗拉強(qiáng)度：B型板不小于2.5 kN/10 cm，C型板不小于3.0 kN/10 cm；⑤縱向通水量：B型板不小于65 cm3/s，C型板不小于85 cm3/s。

(2)濾膜：①重量(干態(tài))：不小于110 g/m2；②抗拉強(qiáng)度：縱向干態(tài)不小于45 N/cm，橫向濕態(tài)不小于50 N/cm；③梯形撕裂：縱向強(qiáng)度不低于110 N，橫向強(qiáng)度不低于120 N；④濕態(tài)斷裂延伸率：不小于20%；⑤滲透系數(shù)：不小于5×10-3cm/s；⑥CBR頂破強(qiáng)度：不小于900 N；⑦有效孔徑：為80～120 μm。

4 復(fù)合地基

(1)擠密碎石樁屬散體樁，加固原理為擠密/排水固結(jié)，主要機(jī)械為振動(dòng)沉管打樁機(jī)，樁距為樁徑的2～3倍，常用范圍包括液化路基、低填方橋頭和結(jié)構(gòu)物路基，單樁承載力較低，成型后承載力提升幅度較小。

(2)水泥攪拌樁屬半剛性樁，加固原理為復(fù)合地基，主要機(jī)械為水泥攪拌機(jī)，樁距為樁徑的2.0～3.5倍，常用范圍包括低填方橋頭和結(jié)構(gòu)物路基，單樁承載力較低，成型后承載力提升幅度較小。

(3)CFG樁屬半剛性樁，加固原理為擠密、復(fù)合地基與襯墊層，主要機(jī)械為振動(dòng)沉管打樁機(jī)，也可使用長(zhǎng)螺旋鉆，樁距為樁徑的3.5～6.0倍，常用范圍包括高填方橋頭和結(jié)構(gòu)物路基，單樁承載力較高，成型后承載力提升幅度較高。

(4)旋噴樁屬半剛性樁，加固原理為復(fù)合地基與襯墊層，主要機(jī)械為旋噴機(jī)，樁距為樁徑的3.0～4.5倍，常用范圍為場(chǎng)地條件有一定限制的地段，單樁承載力較高，成型后承載力提升幅度較高。

(5)預(yù)制管樁屬剛性樁，加固原理為復(fù)合地基與襯墊層，主要機(jī)械為靜力壓樁機(jī)，樁距為樁徑的5～8倍，常用范圍為深厚軟基高填方橋頭路基，單樁承載力高，成型后承載力提升幅度高。

5 液化路段處理

土體液化指的是地震導(dǎo)致飽和砂土或粉土趨于密實(shí)，使孔隙水壓力大幅增加，這種孔隙水壓力來(lái)不及消散會(huì)使有效應(yīng)力減小，若有效應(yīng)力全部消失，則砂土顆粒局部或全部將處在懸浮的狀態(tài)，抗剪強(qiáng)度為零，形成“液體”的現(xiàn)象。對(duì)于液化特殊路段，對(duì)它實(shí)施的加固處理要綜合分析下列幾個(gè)因素：工程重要性、發(fā)生震害后帶來(lái)的各類不利影響、是否容易修復(fù)。具體要參考地勘報(bào)告，科學(xué)劃分整個(gè)特殊路段，再結(jié)合工程各項(xiàng)性質(zhì)，編制科學(xué)合理的處理方案。

6 路基下沉處理

(1)當(dāng)原地面時(shí)軟弱土層且路堤高度不大時(shí)，將軟弱土層挖除并換填良好填料，按照原高度填平并夯實(shí)；當(dāng)路堤高度較大時(shí)，采用石灰樁、打砂樁與木樁等方法處治。

(2)使用有良好滲水性的填料，不可使用帶有草木根系的土與腐殖土，在鋪筑過(guò)程中應(yīng)做到分層填筑和夯實(shí)，同時(shí)避免地表水上的排向路基。

(3)由于填料或鋪筑方法不當(dāng)導(dǎo)致的沉陷，先將原填料清除，然后按照規(guī)定重新進(jìn)行鋪筑與壓實(shí)，并做好清溝瀝水，降低地下水位。

(4)對(duì)于填石路堤，應(yīng)按照從下到上的順序填筑，先填大塊再填小塊，然后用石渣或石屑與天然砂礫進(jìn)行填縫。

7 結(jié) 語(yǔ)

綜上所述，軟土不具工程性質(zhì)，在公路建設(shè)中應(yīng)根據(jù)軟土類型及埋深，結(jié)合現(xiàn)有施工條件，采取適宜的方法進(jìn)行加固處理。以上提出了當(dāng)前常用的軟基處理方法，旨在為公路設(shè)計(jì)中軟土處理方法的確定提供參考依據(jù)，保證所用處理方法的合理性與可靠性。