公路軟土地基加固防治技術(shù)的綜述及建議

王曉俊，孟定宇

(云南省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院有限公司，云南 昆明 650041)

0 前 言

公路建設(shè)難免遇到軟土地基問題。根據(jù)公路規(guī)范[1]，軟土地基的定義是泛指軟黏土、淤泥、淤泥質(zhì)土、泥炭、泥炭質(zhì)土等軟弱土層構(gòu)成的地基，其特點(diǎn)是含水率高、壓縮性高，工程性質(zhì)差。若不加處治，服役過程中勢必會(huì)造成路基的過大沉降量、差異沉降[2]和局部失穩(wěn)的病害，不僅影響路面平整度，而且也存在相當(dāng)大的安全隱患。因此，在建設(shè)的時(shí)候就必須加強(qiáng)處治。

1 軟基處治設(shè)計(jì)流程

主要設(shè)計(jì)流程如圖1所示。

2 傳統(tǒng)軟土地基處治技術(shù)

2.1 換填法

換填法是用挖土機(jī)將軟弱土層挖除，再進(jìn)行卵石、砂礫(滲水性好)材料的回填，置換地基中部分或者全部的軟土或泥炭類土的處治方法[3]。當(dāng)置換厚度h>3 m時(shí)，稱為強(qiáng)制換填，若厚度h≤3 m時(shí)，稱為淺層開挖換填。

適用條件：一般情況下，開挖換填法主要針對(duì)h≤3 m的淺薄層軟土，而強(qiáng)制換填的深度范圍為3～7 m。

圖1 處治流程

2.2 拋石擠淤法

拋石擠淤法指將一定量的片石投擲于淤泥之中，用這種方式將淤泥擠出填筑的路基范圍以外。該方法施工簡單、迅速、方便。

適用條件：有豐富石料的地區(qū)，軟土層厚度約為3～4 m、泥炭呈流動(dòng)狀且表層無硬殼的常年積水洼地。

2.3 反壓護(hù)道法

反壓護(hù)道法指修筑路基時(shí)，在路基的單側(cè)或者雙側(cè)，用土、石再修筑一定高度和寬度的護(hù)道，用以壓制這種側(cè)向隆起的趨勢。

適用條件：遠(yuǎn)離村鎮(zhèn)、土石豐富、地勢平坦的地區(qū)，路基高度宜大于護(hù)道的2倍[1]。

2.4 砂墊層法

砂墊層法主要是為增加排水面，在富水地基的上部鋪設(shè)砂墊層，利用填土荷載作用，加快排水固結(jié)。

適用條件：路基兩側(cè)有良好排水的條件且表面無硬土，有豐富的砂料且工期不緊，保證充分的固結(jié)時(shí)間。

2.5 砂井排水法

砂井排水法是指通過鉆機(jī)，在軟基上鉆取一定數(shù)量的孔，并將粗、中砂灌入其中，與設(shè)置在上部的砂溝，構(gòu)成一個(gè)完整的排水系統(tǒng)。最后，施加荷載加速排水。

適用條件：軟土厚路堤高的工況。

2.6 塑料排水板

塑料板排水法跟砂井的排水原理類似，它由芯板、濾膜組成，濾膜用于透水，芯板則利用自身雙面間隔溝槽，豎向?qū)⑺湃肷皦|層。

適用條件：與砂井相同。

2.7 土工織物加固法

土工織物加固法是指在路基內(nèi)部設(shè)置一定的土工織物，如土工格柵，由于其承受拉力，可提供一定的抗滑力矩，以阻止路堤邊坡產(chǎn)生圓弧滑動(dòng)。

適用條件：結(jié)合換填法使用。

2.8 真空預(yù)壓法

真空預(yù)壓法是在砂井排水法的基礎(chǔ)上，又在其表面增設(shè)一層真空隔膜，用真空抽氣裝置在內(nèi)部抽成真空狀態(tài)，通過膜內(nèi)外的氣壓差施加荷載，再利用預(yù)埋于砂墊層中的砂井或排水板進(jìn)行排水。

適用條件：一般性的軟黏土地基，若地層水量豐富或地質(zhì)條件復(fù)雜時(shí)不宜選用。

2.9 石灰樁法

石灰樁法將生石灰于軟基內(nèi)成樁，利用生石灰與水、土粒等化學(xué)作用的產(chǎn)物，在降低水含量的同時(shí)形成一定的膠結(jié)料，加固地基。

適用條件：含砂量低、無滯水砂層的工況。

3 新型軟土地基處治技術(shù)

3.1 攪拌樁法

攪拌樁[4]，亦稱噴粉樁或粉體深層攪拌法，是由石灰樁進(jìn)一步發(fā)展而來。鉆機(jī)在鉆進(jìn)過程中，向軟土中噴射一定量的水泥或生石灰干粉，與軟土充分?jǐn)嚢杌旌?，粉體于軟基內(nèi)發(fā)生物理、化學(xué)作用，增加地基強(qiáng)度。

適用條件：根據(jù)地基中砂量的大小，干粉分別用水泥和石灰。

3.2 預(yù)應(yīng)力混凝土管樁法

預(yù)應(yīng)力混凝土管樁[5]是由水泥、骨料、鋼筋離心成型的空心的薄壁管樁，再利用打樁機(jī)械打入或者靜壓入地基形成樁基平臺(tái)，又稱PC樁?，F(xiàn)如今，也衍生出PCC樁(現(xiàn)澆大直徑管樁)，等體積混凝土的情況下，PCC樁承載力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過傳統(tǒng)實(shí)心圓樁。

適用條件：工期緊的深厚軟基。

3.3 CFG樁法

CFG樁[6]由碎石樁發(fā)展而來。在碎石樁基礎(chǔ)上，摻入一定量粉煤灰、少量水泥、石屑、水拌和，制成的強(qiáng)度約在C15左右的樁體。

適用條件：深厚軟基處治。

3.4 沉管灌注樁法

沉管灌注樁[7-8]是深厚軟基基底加固常用的基礎(chǔ)型樁，工作原理是將鋼筋骨架套管和樁端一并沉入軟土中，振動(dòng)和澆筑同時(shí)進(jìn)行的情況下完成灌注樁。早期的樁型主要是圓形，后來為增加樁周摩阻力，逐步發(fā)展出了異形樁，如H、X、Y、T形樁等。

適用條件：深厚軟基、新型模具、高施工要求。

4 在役道路軟土地基處治技術(shù)

4.1 導(dǎo)管注漿法

導(dǎo)管注漿法[9]通過長導(dǎo)管將水泥漿液注入軟土底層中，從而加固軟土地層，可調(diào)節(jié)導(dǎo)管長度處理不同深度的軟土地層。

適用條件：在役道路小規(guī)模軟基。

4.2 微型樁法

微型樁[10-12]，是指長細(xì)比較小的直徑鉆孔灌注樁，采用鉆機(jī)成孔，壓力注漿成樁。由于其施工簡單、快速，被廣泛用于工程滑坡，邊坡加固，建筑地基加固等搶險(xiǎn)工程中，也逐步引入公路的軟基加固工程中，一般多排設(shè)置，樁頂用系梁連接。

適用條件：在役高速公路的軟基失穩(wěn)、不適合進(jìn)行大規(guī)模的開挖道路以及緊急的工程搶險(xiǎn)。

5 結(jié)論與建議

1)本文簡述了從早期至近期不斷涌現(xiàn)的處治軟土地基的工法及特點(diǎn)，并根據(jù)該方法的特點(diǎn)給出了相應(yīng)的適用條件，幫助工程技術(shù)人員結(jié)合自身項(xiàng)目特點(diǎn)，合理選用相應(yīng)的處治技術(shù)。

2)傳統(tǒng)的軟土地基的處治技術(shù)，主要以排水固結(jié)和使用砂、石、土工合成材料等柔性材料處治為主，同時(shí)，以經(jīng)濟(jì)性、小規(guī)模軟基處治為主，無法適應(yīng)大規(guī)模且深厚軟基。適用條件相對(duì)單一，注意根據(jù)項(xiàng)目的地質(zhì)情況，慎重選擇處治技術(shù)。

3)新型軟基處治技術(shù)，主要以提升復(fù)合地基強(qiáng)度為主，能夠更加適合大范圍、規(guī)模較大的軟土地基處治，主要以半剛性、剛性樁技術(shù)為主，這也是我國基礎(chǔ)設(shè)施蓬勃發(fā)展對(duì)軟基處治提出的新要求。

4)新建的公路逐漸萎縮，在役道路的改造迫在眉睫，目前針對(duì)在役道路的軟土地基處治技術(shù)還偏少，建議可以將研究重點(diǎn)向在役道路上轉(zhuǎn)移。

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