软土路基处理设计
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摘要：道路工程建设中不可避免的遇到地质条件不好或软弱地基，这样的地基不能满足结构物的要求，需要先进性人工处理、加固，再建造基础，处理后的地基才可以进行路面的摊铺。软弱地基是指由软土、冲击土、杂填土、松散沙土及其他高压缩性土层构成的地基。
关键词：软土地基换土垫层法挤密压实法排水固结法搅拌桩法灌浆胶结法
中图分类号：TU47文献标识码： A
一、概述
软土一般是指在静水或缓流水环境中以细颗粒为主的近代粘性沉积土，是一种呈软塑到流塑状态的饱和（或接近饱和）粘性土，常含有机质，天然孔隙比常大于1，当天然孔隙比大于1.5时称为淤泥，小于1.5大于1.0时称为淤泥质土。
软土的工程特性主要有：
（1）、抗剪强度低。其快剪粘聚力在10kPa左右，快剪内摩擦角在10o～15o之间
（2）、透水性低。大部分软土竖直向的渗透系数为1×10-8～1×10-10m/s。软土的渗透性常有明显的各向异性，水平向渗透系数常比竖向的大。
（3）、高压缩性。软土孔隙比大，压缩系数α1～2在0.5～2.0MPa-1,属高压缩性土。
（4）、天然含水量高，孔隙比大。含水量在34%～72%之间，孔隙比在1.0～1.9之间，饱和度一般大于95%，液限一般为35%～60%，塑性指数为13～20，天然重度为15～19kN/m3。
（5）、流变性显著。其长期抗剪强度只有一般抗剪强度的0.4～0.8倍。
地基处理的目的是针对软弱地基上建造结构物可能产生的问题，采取人工的方法提高地基土的抗剪强度，增大地基承载力，防止剪切破坏或减轻土压力；改善地基土的压缩特性，减少沉降和不均匀沉降；改善其渗透性，加速固结沉降过程；改善土的动力特性防止液化，减轻振动；消除或减少特殊土的不良工程特性如黄土的湿陷性，膨胀土的膨胀性等。
二、软土地基处理方法
地基处理按其作用机理分为换土垫层法、挤密压实法、排水固结法、搅拌桩法和灌浆胶结法等。
换土垫层法适用于在冲刷较小的软弱地基土上，修筑中小桥梁或一般结构物时，如地基承载力不够或沉降过程大，是一种较经济、简便的处理方法。一般适用于路床处理深度小于5.0m的软土地基，通过表面单一或综合处理方式，达到提高地基抗剪强度和压缩模量的目的，在上部荷载作用下，确保路基稳定和减小变形，满足工后沉降要求的处理方式。
挤密压实法主要有砂桩挤密法、夯实法和振动水冲法。砂桩挤密法是用振动、冲击或打入套管等方法在地基中成孔（孔径一般为30cm～60cm）然后向孔中填入含泥量不大于5%的中、粗砂，再以夯挤密实形成土中桩体从而加固地基的方法。夯实法对砂土地基及含水量在一定范围内的软弱粘土可提高其密实度和强度，减少沉降。振动水冲法早期用于加密松砂地基，后来用于加固粘土类地基。
排水固结法适用于在较厚的软粘土地基，是指通过多种技术手段在软弱地基中设置一些排水通道，形成竖向或水平向排水体，改变原有地基的边界条件，增加孔隙水的排除途径，利用结构物本身自重或附加荷载，通过逐级加载加压方式，将土体中多余的水通过排水体加以排除，减少土体中的孔隙水，逐渐固结，地基发生沉降，同时逐步提高的方法。
搅拌桩法是利用水泥或水泥浆作为固结剂，通过特制深层搅拌机械，在地基深部就地把软土与固结剂强制拌合，使其成为具有良好整体性、水温性，又能满足强度要求的加固土体。这些加固土体与天然地基形成复合地基，共同承担上部荷载。
灌浆胶结法利用压力或电化学原理通过注浆管将加固浆液注入地层中，以浆液挤压土粒间或岩石缝隙中的水分和气体，经一定时间后，浆液将松散的土体或缝隙胶结成整体，形成强度大、防水防渗性能好的人工地基。
三、结合本工程采用的方法
本工程位于收费站的外广场处，地基处理是否得当是关系到计划运营期内道路路况良好、保证行车速度及安全运行的关键问题。在本工程针对软土地基的设计和方案比选中，如何确保地质资料及计算参数的真实准确，因地制宜、恰到好处的选择方案，体现经济、可靠、投资少、效益高的指导原则是此处软土地基处理的关键。
不是所有的软基都要进行处理，首先要考虑不处理的可能性。如不处理不能满足需要，则首先选择浅层处理，若不可行才考虑深层处理。方案选择时不能仅考虑荷载和变形因素，要综合施工期地表状况、结构物密度、填土高度、施工进度要求、施工季节、当地的设备、材料、气候条件等因素统筹考虑，所选出的方案应技术上可靠，经济上合理，并能满足施工进度要求。
本工程由于路床下填料为含水量较大的粘性土，密实度达不到路基的要求，不处理不能保障路面结构的稳定。前期设计采用强夯法进行处理软土地基，强夯过程中发现每锤夯入量超过25cm，最后两锤达不到止夯条件。由于此路基含水量较大，这种土一经强力夯实就会出现很高的孔隙水压力，这种孔隙水压力随夯击次数的增加可达其最大值。此时，夯击效果很差，效果不是很理想。
分析对比，此处需要处理的软土地基厚度较小，而挤密压实法和排水固结法适用于处理垫层过厚、施工困难的情况；搅拌桩法和灌浆胶结法在施工工艺上相对来说比较复杂。在通过对本处施工地段进行土层取芯，确认了路床下的填料成分，本着综合考虑施工进度以及当地的设备材料限制问题，对于本工程软土地基的处理采用换土垫层法。
首先根据路床承载力以及外荷载情况综合确定换填深度，需满足路基稳定及工后沉降指标要求，选定挖除现状软土土基200cm。由于此处地下水位高，软土渗水性好，选用分层置换强度较高、透水性材料进行换填，膨胀性岩石、易溶性岩石、崩解性岩石和盐化岩石等不能用于此处路堤填筑。最后选用的路基填筑结构为50cm漂石+50cm漂石（最大粒径小于层厚2/3）+40cm卵石+40cm卵石+20cm碎石垫层，由于石料性质差异较大，不用性质的石料采用分层填筑的方法进行路堤填筑，并振实到要求的密实度。
填实路堤采用大功率推土机与重型压实机具施工，压实质量采用施工参数（压实功率、压实遍数等）与压实质量检测联合控制。分层填筑时，应先安排好石料运输路线，按既定施工组织方案先低后高、先两侧后中央卸载，并用大功率推土机水平分层，摊铺平整，个别不平处用人工以细石块、石屑找平。
采用重型振动压路机进行压实，碾压时应先压路堤两侧，后压中间部分；压实路线沿纵向保持水平，反复碾压，碾压轮迹重叠40-50cm；前后相邻施工段的衔接处应重叠碾压100-150cm。具体施工要求参照《公路路基施工技术规范》JTG F10-2006.
填石路堤压实到要求的密实度所需碾压遍数应通过试压确定。石料的紧密程度用重型压路机进行压实实验，若压实层顶面稳定，不再下沉，表面无轮迹，可判定为已碾压密实。本工程压实质量采用孔隙率进行检测，检测方法采用水袋法，孔隙率小于22%即认为是合格。
四、结论
本文首先介绍了软土的工程性质以及地基处理对于整个工程建设的必要性，然后介绍了工程领域常用的几种处理软土地基的方法，主要有换土垫层法、挤密压实法、排水固结法、搅拌桩法和灌浆胶结法等。结合工程实例，在本施工地段路床下填料为含水量较大的粘性土，首先采用强夯法进行压实，但这种粘性土在强夯作用下出现很高的孔隙水压力，这种孔隙水压力随夯击次数的增加逐步增大，夯击效果很差，不是很理想。在综合考虑施工期地表状况、结构物密度、施工进度要求、施工季节、当地的设备、材料、气候条件等诸多因素影响下，选用分层置换强度较高、透水性较好的漂石、卵石以及碎石垫层组合的方式进行换填处理，采用重型振动压路机进行压实，压实到要求的密实度。通过处理提高了地基抗剪强度和压缩模量，在上部荷载作用下，确保路基稳定和减小变形，满足了工后沉降要求。