浅谈公路工程软弱地基的处理

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【摘 要】由于地质特征的区域性差异，在公路工程的建设过程中会遇见不同的地质问题，其中包括多种不良的地质现象，为确保工程建设活动安全保质地完成，必须对不良地质采取预防加固措施。本文就软弱地基的类型和处理方法进行简要的分析。

【关键词】公路工程；软弱地基；处理

1、软弱地基的成因类型及性质

所谓软弱土，从广义上说，就是天然含水率大、强度低、压缩性高、孔隙比大的软弱土层及湿陷性黄土、膨胀土、杂填土等。在我国滨海平原、河口三角洲、湖盆地周围、山间河谷地及西北黄土高原、黄土平原均有广泛分布。

天然含水率大、承载能力低的河、湖、海相沉积的软弱土，在承受荷载时会产生过量的沉陷，引起地基及其上建筑物的破坏。

黄土由陆相沉积而成。具有湿陷性的黄土，干燥状态下土质坚硬，承载力高，但受水浸湿后易溶盐的溶解破坏了土粒间的胶结作用，黏聚力减弱，在自重或外荷载作用下产生湿陷性沉陷。

膨胀土是堆积或残积的高塑性黏土，具有反复膨胀的特性，常态下呈硬塑或坚硬状态，吸水膨胀软化，失水收缩开裂。

2、软弱地基的防治措施

软弱地基可分为湿土、软土和湿软土三类。其处理思路各有不同：湿土地基指本身强度足够，但路段所处的位置不好，受地下水或地表长期积水作用的影响，路基处于潮湿或过湿状态，致使强度降低，处理的思路主要采用加强排水的措施；软土是指地基土本身强度不够，处理的思路主要采用增加地基强度的补强措施；湿软土是指地基土本身强度不足且又处于潮湿或过湿状态下，处理的思路是采取先治水，后（或同时）补强相结合的措施。具体的方法如下：

2.1 换填土层法

换填土层法是将基底下一定深度范围内强度不足的软土层挖去，换以强度较大的砂、碎（砾）石、灰土或素土，以及其他性能稳定、无侵蚀性的土类，并予以分层压实至设计密实度。此法属于软土补强的措施。主要用于路基工程中低洼地区填筑、高填方路基以及挡土墙、涵洞地基处理等。适合于浅、中厚度（h≤4m）的软土层补强。

2.2 粒料桩加固法

用振动、冲击或水冲等方式，在软弱地基中成孔后，再将碎石、砂砾、废渣、砂等散粒材料挤压入土孔中，形成大直径的密实桩体，桩体与桩间土形成复合地基，以提高地基土的承载力，减少不均匀沉降，这种方式称为粒料桩加固法。桩内的散粒材料可以形成排水通道，加速了地基的排水固结作用。此法适用于浅、中深度（h≤15m）的湿软地基，是排水、补强两项兼顾的加速排水固结与增加地基强度相结合的措施。

软土路堤桩位宜采用正方形或等边三角形布置，桩的间距一般为1.5～3.0m，且相邻桩间距不应大于4.0倍桩径。碎石桩和砂桩的直径应根据地基土质情况和成桩设备等因素确定。采用振冲法成桩时碎石桩的桩径一般为0.70～1.0m；采用沉管法成桩时，碎石桩和砂桩的桩径一般为0.30～0.70m，对饱和黏性土宜采用较大直径。

2.3 加固土桩法

加固土桩是将石灰、水泥或其他可以将土固化的材料，通过带有回转、翻松、喷粉与搅拌的专用机械，从地基深部起，自下而上地将软土和固化剂强制拌和，形成竖向加固土桩。加固过程产生一系列物理化学反应，使软土硬结，形成整体性强、水稳定性好、强度较高的桩体，与桩间土一起形成复合地基，从而提高地基强度。其特点是强度形成快、预压时间短、地基沉降量小。从工艺上分为干法（粉体）搅拌桩和湿法（浆液）搅拌桩。

其中粉喷桩主要适用于高含水量、高压缩性的淤泥、淤泥质粘土及桥头软基的处理。有关试验表明，一般含水量大于35%的软基宜选用粉喷桩。

加固土桩法属于增加地基强度的补强措施，适用于中、深层地基补强。

2.4 排水固结法

排水固结法是湿软地基处理的最基本的方法之一。它是通过在饱和软黏土中设置排水措施，在外荷载压力作用下，饱和软黏土排水固结，孔隙率减小，土体强度得以提高，以达到增强地基承载力和减少工后沉降的目的。

为加速地基排水固结，常在地基中设置砂井或塑料排水板，形成竖向排水通道；在地基表面铺砂垫层以形成水平向的排水通道。施加荷载的方式有堆载预压法和真空预压法等方法。

在砂井的基础上发展起来的袋装砂井排水固结措施，其施工简便，费用较低，加固效果较好。施工时将袋装砂放入套管井内，填塞密实，逐节拔出套管，顶面铺设水平砂垫层或排水砂沟。软基中的水分在上部路基填土载荷的作用下，通过砂井与水平砂垫层或纵横相连通的排水砂沟相通，形成排水通道，使软基中的水分排走，从而达到排水固结的目的。且袋装砂井在施工中避免了缩颈和不连续等普通砂井施工中易出现的问题，所以正被普遍采用。

2.5 强夯法

强夯法是软弱地基的补强措施，该方法一般采用80～300kN的重锤，以8～20m的落距自由落下，对软弱地基瞬时施加巨大的冲击能，单击能量一般为500～8000kN.m，加固影响深度可达10～20m，甚至更深一些。落锤夯击时，冲击能产生冲击波和动力效应，可以提高地基强度、降低土的压缩性、改善砂土抗液化能力以及提高湿陷性黄土的稳定性。同时，强夯技术可显著减少地基土层的不均匀性，降低基础沉降差异。

强夯技术加固地基主要存在三种机理，即动力密实、动力固结和动力置换效应，它们的发挥取决于地基土的性质和强夯的施工工艺。

2.6 加筋土法

加筋土法是在土体中埋设土工合成材料（变形小、老化慢、强度高的土工格栅、土工编织物等做成的加筋材料）形成加筋土垫层，增大应力扩散角，提高地基承载力，减少沉降的软弱地基处理方法。

加筋材料一般被铺设在路堤底部，在原地表设置30～50砂垫层或其他透水性好的材料后，再铺设土工合成材料，以调整上部荷载对地基的应力分布。通过加筋土工材料的纵横向抗拉力来提高地基的局部抗剪强度和整体抗滑稳定性，并减少地基的侧向挤出量。一般适用于强度不均匀的软基地段、路基高填土、填挖结合处或桥头填土的软基处理。施工中加筋土工材料应拉平紧贴下承层，其重叠、缝合和锚固应符合设计要求

2.7 轻质路堤

在软弱地基上填筑路堤时，在不改变地基承载状态的情况下，使用重度小的轻质材料做路堤填料，可以减少路堤自重，达到减少沉降、增大地基及路堤稳定性的目的。这种路堤称为轻质路堤，亦属于软弱地基的一种处理方式。

轻质路堤的材料常为粉煤灰，作为填料时，其粒径应控制为0.001～2，小于0.074的颗粒含量宜大于45%。由于粉煤灰易扬尘及易被水流冲刷，因此粉煤灰在堆放时应适量洒水并覆盖，粉煤灰路堤须在顶部设封顶层、两侧设护坡及隔离层和排水系统。

2.8 反压护道

反压护道是为防止地基在路堤荷载作用下遭到破坏而采取的一项保证地基稳定性的措施。它是在路堤两侧填筑一定高度和一定宽度的填土，使路堤下的淤泥或泥炭向两侧隆起的趋势得到平衡。

反压护道施工简易，材料简便，但是占地面积大、用土量大、后期沉降大、养护工作量大，在高产的农作物区不宜采用。

护道的高度一般为路堤高度的1/3～1/2，且不超过地基稳定性要求的极限高度。在施工时，反压护道应与路堤同时按全宽填筑，不得先填路堤，后填护道，以免引起路堤塌方。

3、结语

软弱地基的处理关系到路基施工过程中的安全性和稳定性，一直是公路建设中的技术难题。而且我国地域广阔，地形和地质状况复杂多变，在施工过程中必须要针对不同的情况采取经济有效的地基处理方式。同时，随着科技的进步，新材料、新工艺以及新方法的出现，必会推动软弱地基处理向前发展。

参考文献：

[1]俞高明、杨仲元.公路施工技术.人民交通出版社，2009年

[2]池淑兰、孔书祥.路基工程.中国铁道出版社，2007年

[3]李声平.高等级公路软基处理技术.山西建筑，2005年