城市道路桥梁施工中的软土地基处理措施

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摘要：随着我国经济的发展，需要在越来越多的特殊土上进行工程建设活动，软土的涵盖范围扩大，已逐渐成为工程建设领域中的一个热门课题，近些年大面积的填海造陆、吹填砂处理也逐渐纳入软土地基处理研究的范围，软弱地基因其低承载、高压缩、大孔隙、不稳定、难处理的通性，已经成为公路、桥梁等工程建设过程中的普遍遇到工程技术难题。

关键词：道路；桥梁；软土地基；处理

Abstract: With the development of our national economy, need special soil in more and more on engineering construction, soft soil coverage expansion, has gradually become a hot topic in the field of engineering construction, in recent years, large areas of land reclamation, reclamation treatment also gradually into the research of soft soil foundation treatment scope, weak genes, high compression, low bearing large pores, unstable, refractory nature, has become the process of highway, bridge engineering construction in the common engineering technical problem.

Key words: road; bridge; soft soil foundation; treatment

中图分类号：TU471.8文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2013）

一、软土地基的工程特性

据我国《岩土工程勘察规范》(GB 50021--2002)中的定义，凡天然孔隙比大于1.0，且天然含水量大于液限的细粒土为软土，包括淤泥、淤泥质土、泥炭、泥炭质土。除此之外，软土还包括部分冲填土、杂填土、人工吹填土等软弱土层。软土一般是在静水或缓慢水流环境下沉淀形成的饱和、大孔隙粘性土，通常夹杂有贝壳、泥炭或生物残骸等。软土地基通常具有以下工程特性。

1.大孔隙比：由于其形成条件和土体颗粒组成的内在特性，软土土体颗粒之间空隙很大，天然空隙比通常大于1，土体含水量通常处于饱和状态，天然含水量接近或大于液限。

2.低承载力：软土地基抗剪强度很低，天然地基承载力一般不大于60KPa，不排水抗剪强度一般小于30KPa，未经处理加固，通常无法满足承载要求，处理加固不善，往往由于地基承载力不够造成建筑倒坍、结构破坏等质量事故。

3.高压缩性：软土由于孔隙比大，土体颗粒间结构不连续，而具有高压缩性的特点，压缩系数α1-2， 一般在0.5～2.0MPa-1 之间，有的可达2.3MPa-1。软土地基固结周期长，承载后变形大，长期不能稳定，容易造成地面大面积下沉、基础底板不均匀沉降，梁柱等结构件开裂等问题，从而影响正常使用性能，进而造成建筑结构破坏等。

4.高灵敏度、不稳定：软土结构非常灵敏，易于破坏，其灵敏度在3～16 之间，受到扰动（振动、搅拌等）后，强度显著降低，且很难恢复。同时软土具有流变性，变形持续发生，沉降稳定历时长，一些深厚的软土沉降持续数年甚至数十年之久。

5.渗透性差，处理难：软土具有亲水性，渗透性很差（渗透系数约在10-7～10-9cm/s 之间，水平方向约在10-4～10-5cm/s 左右），土体中得水分大部分与固体颗粒形成结合水，内部水分很难排除，因此夯实、挤密、排水、胶结等通常的加固原理很难对其产生本质性的工程性能改良。

二、软土路基的危害

软土路基问题及其危害概括起来主要有如下两个方面：(1)强度及稳定问题。当软土路基的抗剪强度不足以承受路堤及路面外荷载时，软土路基会产生局部或整体剪切破坏，造成路堤塌方、失稳及桥台破坏。(2)沉降变形问题。当软土路基在上部荷载及外部荷载作用下产生过大的沉降变形时，会影响道路的正常使用。特别是产生过大的不均匀沉降时，会造成路面开裂破坏，结构物与路堤衔接处差异沉降，引起桥头跳车，涵身、通道凹陷，沉降缝拉宽而漏水;路面横坡变缓、积水，从而引起路面损坏等。

三、软土地基处理措施

基础是桥梁和地基之间的连接体。基础把桥梁竖向体系传来的荷载传给地基。从平面上可见，竖向结构体系将荷载集中于点，或分布成线形，但作为最终支承机构的地基，提供的是一种分布的承载能力。

如果地基承载力不足，就可以判定为软弱地基，就必须采取措施对软弱地基进行处理。软弱地基是指主要由淤泥、淤泥质土、冲填土、杂填土或其他高压缩性土层构成的地基。在建筑地基的局部范围内有高压缩性土层时，应按局部软弱土层考虑。勘察时，应查明软弱土层的均匀性、组成、分布范围和土质情况，根据拟采用的地基处理方法提供相应参数。冲填土应了解排水固结条件；杂填土应查明堆积历史，明确自重下稳定性、湿陷性等基本因素。

常用的地基处理方法有：换填垫层法、强夯法、砂石桩法、振冲法、水泥土搅拌法、高压喷射注浆法、预压法、夯实水泥土桩法、水泥粉煤灰碎石桩法、石灰桩法、灰土挤密桩法和土挤密桩法、柱锤冲扩桩法等。

1.换填垫层法适用于浅层软弱地基及不均匀地基的处理。其主要作用是提高地基承载力，减少沉降量，加速软弱土层的排水固结，防止冻胀和消除膨胀土的胀缩。

2.强夯法适用于处理碎石土、砂土、低饱和度的粉土与粘性土、湿陷性黄土、杂填土和素填土等地基。强夯置换法适用于高饱和度的粉土，软一流塑的粘性土等地基上对变形控制不严的工程，在设计前必须通过现场试验确定其适用性和处理效果。强夯法和强夯置换法主要用来提高土的强度，减少压缩性，改善土体抵抗振动液化能力和消除土的湿陷性。对饱和粘性土宜结合堆载预压法和垂直排水法使用。

3.砂石桩法适用于挤密松散砂土、粉土、粘性土、素填土、杂填土等地基，提高地基的承载力和降低压缩性，也可用于处理可液化地基。对饱和粘土地基上变形控制不严的工程也可采用砂石桩置换处理，使砂石桩与软粘土构成复合地基，加速软土的排水固结，提高地基承载力。

4.振冲法分加填料和不加填料两种。加填料的通常称为振冲碎石桩法。振冲法适用于处理砂土、粉土、粉质粘土、素填土和杂填土等地基。对于处理不排水抗剪强度不小于20kPa的粘性土和饱和黄土地基，应在施工前通过现场试验确定其适用性。不加填料振冲加密适用于处理粘粒含量不大于10％的中、粗砂地基。振冲碎石桩主要用来提高地基承载力，减少地基沉降量，还可用来提高土坡的抗滑稳定性或提高土体的抗剪强度。

5.水泥土搅拌法分为浆液深层搅拌法(简称湿法)和粉体喷搅法(简称干法)。水泥土搅拌法适用于处理正常固结的淤泥与淤泥质土、粘性土、粉土、饱和黄土、素填土以及无流动地下水的饱和松散砂土等地基。不宜用于处理泥炭土、塑性指数大于25的粘土、地下水具有腐蚀性以及有机质含量较高的地基。若需采用时必须通过试验确定其适用性。当地基的天然含水量小于30％(黄土含水量小于25％)、大于70％或地下水的pH值小于4时不宜采用此法。连续搭接的水泥搅拌桩可作为基坑的止水帷幕，受其搅拌能力的限制，该法在地基承载力大于140kPa的粘性土和粉土地基中的应用有一定难度。

6.高压喷射注浆法适用于处理淤泥、淤泥质土、粘性土、粉土、砂土、人工填土和碎石土地基。当地基中含有较多的大粒径块石、大量植物根茎或较高的有机质时，应根据现场试验结果确定其适用性。对地下水流速度过大、喷射浆液无法在注浆套管周围凝固等情况不宜采用。高压旋喷桩的处理深度较大，除地基加固外，也可作为深基坑或大坝的止水帷幕，目前最大处理深度已超过30m。

7.预压法适用于处理淤泥、淤泥质土、冲填土等饱和粘性土地基。按预压方法分为堆载预压法及真空预压法。堆载预压分塑料排水带或砂井地基堆载预压和天然地基堆载预压。当软土层厚度小于4m时，可采用天然地基堆载预压法处理，当软土层厚度超过4m时，应采用塑料排水带、砂井等竖向排水预压法处理。对真空预压工程，必须在地基内设置排水竖井。预压法主要用来解决地基的沉降及稳定问题。

8.夯实水泥土桩法适用于处理地下水位以上的粉土、素填土、杂填土、粘性土等地基。该法施工周期短、造价低、施工文明、造价容易控制，目前在北京、河北等地的旧城区危改小区工程中得到不少成功的应用。

9.水泥粉煤灰碎石桩(CFG桩)法适用于处理粘性土、粉土、砂土和已自重固结的素填土等地基。对淤泥质土应根据地区经验或现场试验确定其适用性。基础和桩项之间需设置一定厚度的褥垫层，保证桩、同承担荷载形成复合地基。该法适用于条基、独立基础、箱基、筱基，可用来提高地基承载力和减少变形。对可液化地基，可采用碎石桩和水泥粉煤灰碎石桩多桩型复合地基，达到消除地基土的液化和提高承载力的目的。

10.石灰桩法适用于处理饱和粘性土、淤泥、淤泥质土、杂填土和素填土等地基。用于地下水位以上的土层时，可采取减少生石灰用量和增加掺合料含水量的办法提高桩身强度。该法不适用于地下水下的砂类土。

11.灰土挤密桩法和土挤密桩法适用于处理地下水位以上的湿陷性黄土、素填土和杂填土等地基，可处理的深度为5-15m。当用来消除地基土的湿陷性时，宜采用土挤密桩法；当用来提高地基土的承载力或增强其水稳定性时，宜采用灰土挤密桩法；当地基土的含水量大于24％、饱和度大于65％时，不宜采用这种方法。灰土挤密桩法和土挤密桩法在消除土的湿陷性和减少渗透性方面效果基本相同，土挤密桩法地基的承载力和水稳定性不及灰土挤密桩法。

四、软土地基的工程应对措施

软土地基强度低、压缩性较高，加载变形大，沉降稳定周期长；即便采取了地基处理措施，使得地基承载力满足要求，也极易因变形过大而影响正常使用功能，同时也可能因不均匀沉降造成柱倾覆或折断坍塌等危害。因此在软土地基上进行工程建设活动时，除了采取合理适用的地基处理方法外，还须在结构设计以及施工中采取科学合理的应对措施。

1.措施

（1）设计应力求体形简单、荷载均匀，过长或复杂的结构，应设变形缝。

（2）注意减小荷载和软土地基的附加应力。

2.结构措施

（1）选用筏板基础或箱形基础，提高基础的刚度和整体性，减小基底附加压力，减小不均匀沉降。

（2）充分利用表层硬土，合理设置基础深度，采用浅埋基础方案，避免上部硬土层被刺穿破坏，尽量降低下部软土的附加应力。

3.施工措施

（1）合理安排施工顺序，一般应先施工高度大、重量重的部分，后施工高度低和重量轻的部分，并尽可能加大两者间的时间问隔，以减少部分差异沉降。

（2）控制施工速度和加载速率不要太快，使地基逐渐固结，强度逐渐提高，这样可使地基土不发生流塑挤出，避免建筑物产生局部破坏或倾斜。

（3）基槽开挖时预留约20 cm 厚的保护层，避免扰动土体而破坏土的结构。若已被扰动，应挖去扰动部分，用砂、碎石回填处理。

五、结语

城市道路桥梁软基处理属于隐蔽工程，如施工质量不好，一旦被路堤等构筑物所覆盖，便构成隐患且不好检查及补救。因此，在软土地基进行设计与施工时，必须从地基、结构、施工、使用等各方面综合全面地考虑，采取合理适用的地基处理方法，提高地基承载力，减小不均匀沉降，保证结构的安全和正常使用。

参考文献：

[1]陈嘉富．连盐高速公路软基处治技术探讨[J]．山西建筑，2007.

[2]李海梁，谭红鑫，谢永彰.软土处理探讨[J].公路与汽运，2005.