浅析公路软土地基的处理与加固技术

吕文龙

(中铁隧道集团二处,河北三河 065201)

浅析公路软土地基的处理与加固技术

吕文龙

(中铁隧道集团二处,河北三河 065201)

文章通过对软土的工程特性及沉降规律的分析,提出了软土地基的加固和处理方法。

公路施工 软土地基 加固与处理

1 概述

在江、河、湖泊、沼泽、山涧谷底中广泛分布有沉积的软土，在此基础上修筑公路，一定要采取相应的措施进行处理和加固，以此来防止路基失稳或过量沉降而引起公路的破坏。公路特别是高速公路对于路基沉降的要求很高，如果在软土之上修筑路基时处理不当，就会影响公路的施工进度和工程质量。

2 软土地基的工程特性及沉降规律

软土的是天然孔隙比大于或等于1.0的一种天然含水量大于液限的细粒土，比如淤泥、淤泥质土、泥炭、泥炭质土等，它主要是由天然含水量大、压缩性高、承载能力低的淤泥沉积物及少量腐殖质所组成的土。

软土的亲水性强且透水性差，渗透系数为10-8～10-7cm/s，因为地基中孔隙水压力较高，所以会影响地基强度，在施工过程中，软土压实较困难，且不利于行车和施工作业。在修筑软土地基路堤时，即使在修筑时能够满足路基稳定性，但是在路基完成后，由于软土的高压缩性和低抗剪强度的特性，会致使软土地基在路堤的自重压力下，改变土层的平衡状态而发生沉降，而且会在相当长的时间里不断持续发展，发生较大沉降变形，严重时，填土附近的挡土墙、边沟、排水设施都会在沉降的影响下发生位移，甚至对已经完成的路面的横、纵断面造成影响，导致路面结构的破坏。

3 软土地基的处理方法及加固技术

公路路基施工中，当路堤的稳定性和沉降量不能达到设计要求时，就需要对软土进行加固处理，常见的方法有以下几种：

3.1 表层处理法

表层处理法分为表层排水法、砂垫层法和稳固剂表处法三类，一般适用于处理厚度小于5m的软土地基，通过表面单一或者综合处理的方式，来提高地基的抗剪强度和压缩量。表层排水法是在路基填筑前，在路面上开挖排水沟来排除地表水，并且采用透水性良好的砂砾进行回填，以确保施工作业条件和降低地基表层的含水量。砂砾垫层法是根据路堤的高度和软土层的厚度，在软土地基顶面铺设0.6m～1.0m厚度的砂垫层，作为软土层固结的上部排水层，缩短固结的过程。稳固剂表处法是将熟石灰、生石灰、水泥等稳固材料掺入到表层的软土土壤中，增强路基的强度，保证路堤的稳定性和压实性。

3.2 排水固结法

排水固结法是在软土地基表层设置如砂垫层或者砂井等水平或竖向的排水体，通过加载施压办法，排出土体中的水分，逐步固结，增强路基强度的做法。排水固结法是由排水系统和加压系统两部分共同组合而成的，孔隙中的水是通过加压系统的压力才能够从排水系统中流出，排水固结法具有经济快速、节省土方、少占农田的优点，适用于处理路堤高度大于极限高度或者填料来源困难的情况，可加固沼泽土、冲击土、淤泥等天然沉积层和人工冲填的土层。排水固结法根据垫层材质和施工方法的不同分为：水平排水砂垫层、竖向排水体和预压固结法三类。

水平排水砂垫层是设置水平方向的砂砾垫层，通过预压过程使得土地中的水分通过垫层快速排出。对于大面积的水平排水砂垫层施工，应使用全站仪测出砂垫层各区控制点，进行分区施工，砂垫层应采用中粗砂，粘粒含量应控制在3%以内。

竖向排水体较为常见的是塑料排水板施工法，主要是通过机械作用将塑料排水板嵌于软土层中，并作为排水通道，排出水分加固地基。塑料排水板中滤水膜是保持排水的关键部位，安装打设时，一定要保持完好，所以在塑料板中导入导管时，一般要在进入管口处安装滑轮，以免滤膜被导管壁损坏，失去排水功能。施工中要注意塑料板打设的间距和深度，如果位置间距不合要求，或未达到设计深度时，要在原位补打。

预压固结法是用堆土或其他载荷方式对地基加压，使得地基土密实，提高稳定性，加速地基固结和增加增加的方法，产生固结压力的载荷有三种，一种是来字路堤土体自身的重力，还有行车载荷等外界的压力，还有一种是以减小软土地基土质中空隙水的压力，而增加的地基固结压力。

3.3 粉喷桩施工技术

粉喷桩是在应对软土地基中较为常用的一种加固技术，它主要是通过特制的搅拌机械，将固化剂(比如水泥、石灰等材料)和软土强制搅拌，待固化剂和软土之间发生一些列的化学反应和物理反应后，软土就会被固结成稳定性、整体性较好的优质地基。特制机械的钻机在土体中向下钻孔时，钻杆会通过回转转盘和加压设施向钻头施加作用力，钻头在轴压力和回钻扭矩的共同作用下，钻入软土并切碎土体，在钻至设计深度后，钻头反向旋转并提升，水泥或者石灰粉体在压缩空气的压力作用下被喷入土壤内，钻头使固化剂和土体充分搅拌，就这样钻头在提升的同时不断喷入固化剂，边搅拌边固化，直到钻头提出地面完成一根桩。粉喷桩适合于加固各种成因的饱和软粘土，比如处理粉土、淤泥质土和含水量较高的粘性土。

粉喷桩施工前组装架立喷粉桩机，要做好三检查：检查并调试机械各部分之间的连接是否正常，检查三大系统：电气系统、液压系统、喷粉系统，并进行调试，检查灰罐和管路之间的密封连接状况，在调试后如发现异常，要尽快排除后才可以正常操作。当施工准备工作完成并且符合要求后，必须进行工艺性试桩，试桩数量一般不少于五根。成桩时，先用喷粉桩机在桩位钻孔，钻至设计要求的深度后，以1.0～1.2m/min速度边旋转提升粉喷钻头，同时边通过喷粉系统将水泥通过钻杆端喷嘴定时、定量向搅动的土体喷粉，务必让固化剂和土体充分搅拌并混合，桩体喷粉时不得中断，要求一气呵成，每根桩应该装灰一次并搅喷完。喷粉深度在钻杆上标线控制，喷粉压力控制在0.5～0.8Mpa。严格按规范和设计要求进行施工，确保轴线位置、设计深度、桩径、垂直度、钻杆倾斜度、单桩喷粉量的偏差在容许范围内。粉喷桩成桩7天后，必须将桩头上部按规定要求清除露出桩型，并按有关要求和频率对桩头开挖检查，检查桩体成型情况及搅拌均匀程度、桩径、桩距等指标。

4 结语

软土地基对公路工程的施工质量影响重大，如果不采用正确的措施加以处理，将会引起路基沉降、滑移、开裂，路面起伏破坏等。在公路建设者的不断探索和实践下，针对软土地基的加固方式也有很多，在实际工作中，应该根据工程的地质及现场具体情况，选择最科学、最经济的软基处理方式，提高路基的强度和稳定性，增加公路的使用寿命。

[1]翁升,马时冬.福建高速公路软土特征及处理方法[J].华侨大学学报(自然科学版),2002(1).

[2]余旱雨.高速公路拓宽工程水泥浆液喷射搅拌桩复合地基变形性状及沉降计算方法[D].华侨大学,2006年.

[3]董志良,郑新亮.高速公路软基处理方法[J].水运工程,2004(2).