常用软基处理方法在道路设计中的比较与应用

开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇常用软基处理方法在道路设计中的比较与应用范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！

摘要：近几年广东省沿海地区的道路建设，也不可避免地碰到了软基问题。如何处理软基问题，对工程建设已至关重要。本文结合工程实例，简要阐述几种常用的软基处理方法，依实际情况确定采用粉喷桩的方法，对软基进行处理，有效减少了桩基的总沉降量。

关键词：道路设计；地基处理；方法

中图分类号：TU74文章标识码：A

前言

随着我国经济的快速发展，公路建设如火如荼地向纵深展开。在建设中时常要遇到路基设置于软弱地基上。特别是珠三角沿海地区，筑路经常要遇上2～15m 厚的淤泥层。由此，必须对软基进行处理。而软基处理的好坏，将直接影响路基的稳定性、整体工程的营运质量，以及工程的经济性。而软基处理的费用，要占总投资相当大的比重。所以探讨道路设计中软基的处理方法，选择最经济又有效的软基处理方法，就成为工程建设方始终追求的方向。[1]

1工程概况

某道路二期工程位珠三角地区，全长6.4km。设计标准为城市主干道，路基宽度40m，双向四车道，设计时速50km/h。全路段近三分之二处于软土地基上。软土路段地质分层情况（由上而下）：

（1）耕植土、亚粘土：软～可塑，厚1.1～2.1m，容许承载力[σ0]=100～200kPa，极限摩阻力τ0=40kPa。

（2）淤泥：灰黑色，流塑，一般厚度2.0～7.0m，少数段达9～11m。含水量ω=50.7%～95.1%，[σ0]=40～50kPa，τ0=10～20kPa。

（3）砂层，夹有淤泥质土及粘性土：厚1.4～14.6m，一般5～9m，[σ0]=100～290kPa，τ0=35～70kPa。淤泥质土：厚2.0～4.6m，[σ0]=60～90kPa，τ0=20～40kPa。

（4）风化残积亚粘土：厚1.7～6.5m，[σ0]=200～400kPa，τ0=50～80kPa。

2软基处理常用方法

2.1 根据理论知识和实践经验比较软土地基处理的几种方法

目前，对于软土地基处理方法很多，如换土法、水泥搅拌桩、排水固结法、CFG桩、强夯法等。

⑴换土法

换土法是将地基浅层一定程度的软弱土层挖除，然后回填强度较大、压缩性较小、料源丰富、价钱低廉且无腐蚀的砂、碎石、石渣、素土、灰土、矿渣以及其他性能稳定的材料，分层夯实至要求的干密度，作为持力层，已达到增强承载力、减小地基沉降量的目的。换土法适用于路堤填方高度小于3m且软土层不厚,一般软土层厚度在1.5m以内的软土地基段。施工时要特别注意天气的变化,要求每个换填段必须在同一个工作日完成。对于面积大或长度长的段落，要求必须分段进行换填,否则未完成遇雨将全功尽弃。

⑵水泥搅拌桩

水泥搅拌桩简称粉喷桩，采取专用的喷粉搅拌钻机，将水泥或生石灰粉等粉体固化剂喷入软土地基中，并将软土与固化剂强制搅拌，利用固化剂与软土之间所产生的一系列物理化学反应，使软土结成具有一定强度的桩体，而形成复合地基的一种施工方法，达到提高软基承载力，减少软基沉降的目的。水泥搅拌桩适用于加固、处理各种成因的饱和软黏土、淤泥、淤泥质土、黏土、亚黏土等地质情况，施工时与桩周土体一起组成复合地基，从而达到提高地基承载力，减少地基沉降的目的，且对周围土体无扰动、无振动，对周围环境噪声污染较小，具有广阔的应用前景。[2]

⑶排水固结法

排水固结法又称预压法，是通过预压荷载，使被加固土体中的孔隙水排出，有效应用增加，土中孔隙体积减小，密实度加大，土体强度得到提高，地基承载力也得到提高。通过排水固结法处理地基可以使地基沉降在加载预压期间大部或基本完成，减少建筑物在使用期间的沉降和沉降差,也可提离地基承载力。其适用于淤泥质土、淤泥、冲填土等饱和黏性土地基。排水固结法是采取措施将土中的水排走，促使减小土体的孔隙，使其密度增加、强度提高的方法。

⑷CFG桩

CFG桩水泥粉煤灰碎石桩（ Cement Flyash Gravel pile）的简称，它由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加适量水拌和形成具有一定粘结强度和一定压缩性的半刚性桩体。CFG桩、桩间土和褥垫层一起组成CFG桩复合地基，通过褥垫层共同承担上部荷载。CFG加固软弱地基主要有两种作用：桩柱作用和挤密作用，CFG不同于碎石桩，桩身材料不再是松散的碎石，而是具有一定强度的粉煤灰混合料。荷载作用下CFG桩的压缩性明显比其周围软土小，因此，基础传给复合地基的附加应力随地基的变形逐渐集中到桩柱作用。

⑸强夯法

强夯法就是将几十吨的重锤从几十米的高处自由落下，对湿软地基进行强力夯实，以提高其强度，它是在重锤夯击法的基础上发展起来又与之截然不同的一种新技术。用强夯法加固的土基，承载力会明显提高，沉降量也会降低，这种方法如采用大的单击夯击能量，可使地基的加固深度达10~20m,甚至更深。[3]

2.2确定优选处理方案

根据项目具体地质情况、时间、经济等因素的影响，上述方法均可在软基处理中进行应用。由于粉喷桩能有效减少总沉降量、能承受较大的加荷速率、抗侧向变形能力较强、可大大缩短施工期等优点，故在软土地基的加固中，得到较为广泛的应用。

3粉喷桩的设计

根据施工工艺，粉喷桩可分为柱状加固、壁状加固和块状加固三种形式。柱状加固是每间隔一定距离设置一根桩；壁状加固是相邻两个桩互相搭接一部分，以连成壁状加固体。此种方法可作为挡土墙使用，用来防止边坡塌方和岸壁滑动；块状加固是将两个方向的相邻桩相互搭接在一起，形成大块整体的加固方法，通常使用于单位面积荷载较大、不均匀沉降控制严格的结构物地基。

3.1 粉喷桩的设计方法

利用粉喷桩加固地基的目的是为了满足工程需要，使地基获得足够的承载力，减少沉降。因此设计时要考虑的问题就是确定桩的桩长、强度、直径、桩距等，最终获得复合地基的总体承载力和确定复合地基的总体沉降量。进行粉喷桩设计时，很难做到一次计算就能达到满意的要求，常常要需要调整桩长和桩距进行反复计算，直至满足要求为止。粉喷桩加固地基的计算步骤如下。[4]

⑴分析所有资料，找出设计中所需要的数据。

⑵计算工程所要求的地基承载力。

⑶进行复合地基承载力计算。主要有：①根据类似的资料和经验，初步确定桩距和桩长。桩距可按每一根桩承担面积1.0～2.0m2估算；②计算单桩轴向承载力，根据试验所得的数据进行；③计算灰土置换率；④计算桩的数量，并对桩位进行初步布置；⑤计算复合地基承载力。若不能满足要求，调整桩长、桩距，应重新计算，直至达到并满足要求。

⑷复合地基验算。主要计算桩土应力分担比，分别计算出桩和土分别承担的应力值。桩所承担的应力应小于桩体的抗压强度；桩间土所承担的应力应小于桩间土的容许承载力。

⑸桩端持力层地基强度验算。根据荷重和桩长范围内的土重，计算出桩端土的总应力，使其小于该土层天然承载力。

⑹下卧层承载力计算。当持力层下有软弱下卧层时，应进行下卧层承载力计算，将下卧层以上所有的荷重及土重全部考虑进去，计算的值应小于该软弱层的承载力。

⑺复合地基实际承载力计算。当总体布置完成后，计算复合地基的实际承载力，并使其满足要求。

⑻总沉降量计算。总沉降量应不大于容许沉降量，否则应进行重新计算。

3.2 粉喷桩的设计要求

粉喷桩设计时，所要确定的基本参数为：桩径、桩距、桩长、桩的布置形式、固化剂的掺入比等。

⑴桩径。粉喷桩的桩径通常是按粉喷钻机确定的，目前常用的粉喷钻机的钻孔直径为0.5m。

⑵固化剂掺入量，通常为搅拌土重量的7%～15%，可根据具体土质通过试验确定。

⑶桩距。粉喷桩的桩距一般为1.0～1.5m，当已确定单桩承担的加固面积时，可根据下式确定桩距：式中：a 桩距（m），适用于正方形和等边三角形；当采用长方形布桩时，可由Ac 值试算确定两个方向的a1 和a2；Ac 根桩承担处理面积，一般取1～2m2。通常桩距a 和一个桩承担面积AC 要进行互相试算和调整后确定。

⑷桩长。确定桩长可采用以下几种方法：①当因地质条件及施工因素限制桩长，或根据土层结构情况可以定出桩底标高时，应先按实际情况定出桩长；②当搅拌桩的加固深度不受限制时，应先通过室内试验选定固化剂掺入比μp 和试验的无侧限抗压强度，求出单桩承载力，计算出桩长；③根据总荷载和总桩数，先选定单桩承载，然后求出桩长。[5]

4 结语

以上表明，水泥掺合量对桩体强度的影响较大。粉喷桩加固效果较明显，粉喷桩加固后的复合地基承载力达175kPa 左右，是天然地基承载力的2倍多。由此可见，用该方法加固软基是可行的。

参考文献

[1]王松根，杨永顺，张玉宏，等.粉喷桩在济南绕城高速公路路基加固中的应用.华东公路.1999

[2]JGJ79―2012，建筑地基处理技术规范.北京：中国建筑工业出版社，2012

[3]薛殿基.粉喷桩设计与施工.郑州：河南科学技术出版社，1997

[4]刘景政，杨素春，钟冬波.地基处理与实例分析.北京：中国建筑工业出版社，1998

[5]建筑地基基础设计规范GB50007-2002