刍议公路深厚软土地基处理措施
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摘要：本文通过笔者对公路深厚软土地基处理的了解，对目前较为常用的几种处理措施进行了简要的探讨。
关键词：公路；软土；地基
1引言
软土厚度大于10 m且软土底板埋深大于25 m的软土一般称其为深厚软土。在软基处理工程实践中发现，不仅物理力学指标影响着软基处理的方法，同时软土的埋藏位置同样对处理方法起着举足轻重的作用，特别是对于埋藏较深的软土，如果套用浅层软土的处理方法，不仅造成浪费，而且处理效果也不好。
2深厚软土的物理力学性质指标
深厚软土含水量一般为35%～65%，最大可达100%-120%(有机土);孔隙比1.0～1.7,含有机质，压缩模量1.0～3.5 MPa，快剪粘聚力。值一般为3～15 kPa，内摩擦角中一般为2°～10°。
3处理措施
由于深厚软土在我国的分布相对较广，且各地区的处理措施各不相同，但都取得了比较成功的经验。以下归纳目前几种比较常用的处理措施：
3.1预应力混凝土管桩方案
预应力管桩由桩基、桩尖和桩帽三部分组成，桩身和桩尖预先在工厂按一定的规格制备，桩帽配有钢筋，一般在现场用C30混凝土浇注。施工时，用压桩机静压把桩压入地基。预应力管桩具有较高的强度，它与桩帽和地基同构成复合地基，以提高地基的承载能力、降低沉降量，达到加固地基的目的。
(1)预应力管桩的设计
预应力管桩造价较高，仅在桥头路段应用比较广泛，其平面上采用正三角形布设，桥头路段桩距一般可取2.0～2.4m;桥头过渡段桩距可取2.5～2.8 m。管桩桩径一般300～400 mm，壁厚50～55mm，管桩桩身用C60混凝土张拉预制，桩帽用C30混凝土浇筑，尺寸100 cm×100 cm ×35 cm正方形。
(2)预应力管桩的质量
检验质量检验见表1。其中桩位检验包括纵横方向。
3.2水泥混凝土薄壁筒桩方案
(1)筒桩设计
筒桩在平面上采用正三角形布设，采用自动排土震动灌注，桥头路段桩距2.3～2.5 m;过渡段桩距2.5～3.3m。桩径100cm,壁厚12cm，桩身采用C25素混凝土浇筑，桩帽采用C30混凝土浇注，桩帽尺寸150cm×150cm×35cm正方形。
表1 预应力管桩的施工质量检验表
检验项目 质量要求和允许偏差 检验频率 检验方法
桩位 土10CM 抽查2% 经纬仪检查
第一节桩垂直度 ≤0.5% 查施工记录 经纬仪测量
后续桩垂直度 ≤1% 查施工记录 经纬仪测量
接桩时错位偏差 ≤2MM 全部 尺量
焊接层数 ≥2层 全部 目测
焊接点数 ≥6点（对称位置） 全部 目测
桩长度 ≥设计要求 全部 锤球法测量
桩头标高 土5% 检查2% 水准仪测
桩身完整性 综合设计要求 10% 小应变检测
表2 水泥混凝土薄壁桩施工允许偏差表
项目 允许偏差 检测方法和频率
桩距/CM 土15 抽查2%
桩长/M 不小于设计 查施工记录
桩径/CM 不小于设计 抽查2%
垂直度/% ≤1.0 查施工记录
单桩灌注量/% 不小于设计 查施工记录
单桩、复合地基承载力/KPA 小于设计 查检0.5%~2.0%
桩身完整性 小应0变，抽检2%
注：单桩灌注桩体尺寸和充盈系数换算得出．充盈系数由试桩得到。
(2)筒桩质量检验
筒桩施工结束间隔一定时间后，应进行质量检验。养护龄期一般可取28d.
①施工允许偏差。施工允许偏差检验包括桩径、桩距、桩长、垂直度、单桩灌注量和强度，详见表2.
②成桩7d内，施工单位先开挖自检，观察桩体成型情况及搅拌均匀程度，如实做好记录，检查频率为1%，开挖深度不小于3.0m，如发现凝体不良等情况.应报废补桩。
③成桩28d后，对不同软土地质条件、不同桩长路段，分别在整桩长度范围内钻芯取样，进行无侧限抗压强度试验，抽检频率为桩数的0.5%～1.0%.且每工点不得少于5根。同时进行静载试验，检测单桩允许承载力和复合地基允许承载力.检测频率同一路段不少于3组。
④桩间土检验。筒桩桩间土质量检验可用标准贯入、静力触探和钻孔取样等试验对桩间土进行处理前后的对比试验。对砂性土地基可采用标准贯分、或动力触探等方法检测挤密程度。
⑤单桩和复合地基承载力检验。筒桩施工质量的检测可采用静载荷试验，测定单桩承载力和复合地基承载力。设计要求单桩容许承载力≥300kpa，复合地基容许承载力. ≥130kpa
3.3 Y形灌注桩方案
（1）Y形桩设计
Y形桩在平面上采用正三角形布设，采用振动沉管灌注，桩距一般1. 8～2.8 m.设计桩体强度一般12.5 MPg，桩身采用C25素混凝土浇筑，桩帽采用C30混凝土灌注，尺寸为直径1.4 m的圆形，其厚度为35cm.
（2）Y形桩检验
施工偏差检验包括桩径、桩距、桩长、垂直度、单桩灌注量和强度，其它需检验的内容及要求同水泥混凝土薄壁筒桩。
3.4 EPS路堤方案
EPS材料为硬质、闭孔的泡沫塑料，又称膨胀性聚苯乙烯，是一种新的建筑材料，在国内公路工程中应用还刚刚起步。
EPS材料具有重量轻、抗压性能好、抗冻性能均较佳、耐热、吸水率低、化学稳定性高且易于加工等优点。EPS材料密度约0. 02～0.04t/m2，约为土的1/50～1/100，在国外已使用于土建工程各个领域。据了解，我国浙江和广东也把EPS材料用于高速公路路堤工程，且实践证明，EPS材料具有很重要的意义和实用价值。特别在软土地段的桥头路基，可以充分发挥EPS材料的优越性，其路堤处理横断面如下图所示。
3.5长(塑料排水)板―短(浆喷)桩方案
塑料排水板是由排水芯带和外包滤膜组成的新型排水材料。这里称为长板。长板打入地基中作为排水通道，缩短了排水路径，加速地基的排水固结。由于长板能有效加速排水固结，但难以保证路堤的稳定。在这种情况下，从实践中发展起来一种“长板―短桩”处理地基的方法。长板即塑料排水板，短桩是浆喷桩。在软土地基中按一定比例交叉布设长板和短桩。在施工中，先施工长板，后施工短桩，最后进行填土预压。这样，长板起加速固结作用，短桩起稳定作用，其最大的优点是费用较低，但技术上尚有一些问题还需要解决，因塑料排水板的排水功能是靠堆载预压的方法达到的，而浆喷桩形成复合地基，减少了荷载压力，无疑会降低排水效果。
3.6 真空联合堆载预压方案
真空预压技术是用专门设备，通过抽取真空在地基中产生负压，使土体孔隙中的水分排出。从有效应力原理可知：孔隙水排出，孔隙水压力减小后。有效应力就相应增加，在压力差作用下，土体中的水分被排出，土体得到固结。土体强度得到提高。通过抽真空而达到预压效果的方法称为真空预压。
真空联合堆载预压实质是真空预压和堆载预压的迭加。根据达西定律，土体中孔隙水的渗透速度与水力坡度(h／L)成正比，增加水头差h和减少排水距离 L．均可加速土体排水固结。真空预压的加固机理是通过降低土体中孔隙水压力，也就是使加固区内形成负的超静孔隙水压力，加固区内外存在水头差，使之形成渗流需要的水力梯度；而堆载预压是由于堆载产生正的超静孔隙水压力，通过孔压的消散而使强度得到提高．两者联合作用，正负孔隙水压力的压差增大，也-就是增加水头差h，造成孔压消散更快．加固效果更好。
真空预压方法的工程造价主要取决于真空泵的动力消耗。另外需要设地下排水体提供排水通道。真空联合堆载预压法的排水系统与真空预压完全相同．但加载系统由真空预压部分和堆载预压部分共两部分组成。
采用真空联合堆载预压的方法可以达到超载预压的目的，而不会产生填土超载预压(不利于稳定)的弊端。从理论上说，真空预压方案应该是深厚软土地基处理的最佳方案。但是目前国内在施工方面，真空压力尚不够大，希望通过试验工程的研究，使真空预压技术在深厚软土地区的应用有所突破。
4 深厚软土地基处理的存在问题
深厚软土由于其各项物理力学指标比较差，其处理措施存在一定难度，主要问题是：
(1)深厚软土沉降量较大，沉降速率较慢，特别是后期沉降量较大，桥头高路堤很难达到工后沉降10 cm的标准要求；
(2)深厚软土地基沉降的规律性还不是很明显，变化较大；
(3)深层处理施工难度较大，费用较高；
(4)深厚软土地质条件变化差异大，难以有统一的处理措施实施。
由于存在诸多原因。故此，公路建设时对深厚软土处理措施的选择就尤为重要。
5 结束语
目前，我国高速公路正处在高速发展时期，线路选线不可避免地经过各式各样的深厚软土地区，相应的软土处治的设计、施工、检测技术也在日新月异地不断创新，应用越来越广泛。撰此文，仅希望能抛砖引玉，如有不当之处敬请同行专家批评指正。