概述道路桥梁施工中的软弱地基处理措施

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摘 要:本文就道路桥梁施工中的软弱地基进行了分析，并总结了一些处理方法，对以后相关工程的实施做了借鉴。

关键词:道路桥梁施工；软弱地基；处理措施

中图分类号：K928.78 文献标识码：A 文章编号：

0 引言

软弱地基是一种不良地基。由于软土具有强度较低、压缩性较高和透水性很小等特性， 因此在软弱地基上修建建筑物， 必须重视地基的变形和稳定问题。软弱土地基上的建筑物往往会出现地基强度和变形不能满足设计要求的问题， 因而常常需要采取措施， 进行地基处理。处理的目的是提高软弱地基的强度， 保证地基的稳定， 降低软弱土的压缩性， 减少基础的沉降和不均匀沉降。目前针对软弱地基的不同构成有很多不同的处理方法。

1 建设施工中的软弱地基简介

软地基主要是针对工程建设中地基较为松软的地质而言，一般来讲软弱地基系指主要由淤泥、淤泥质土、冲填土、杂填土或其它高压缩性土层构成的地基。软土主要有泥炭、淤泥类型，单位立方软土的土质含水量较高、密度低、强度小、透水性差，根据软土的沉积环境，可以分为滨海、河滩、湖泊、沼泽软土。软土作为地基，稳定性、牢固性和排水性差。冲填土是人工填土之一，它是在疏浚江河航道或从河底取土时用泥浆泵将已装在泥驳船上的泥砂，直接或再用定量的水加以混合成一定浓度的泥浆，通过输泥管送到四周筑有围堤并设有排水挡板的填土区内，经沉淀排水后而成。冲填土有别于素土回填，它具有一定的规律性。其工程性质与冲填土料、冲填方法、冲填过程及冲填完成后的排水固结条件、冲填区的原始地貌和冲填龄期等因素有关。软土一般是指在静水和缓慢流水环境中沉积，以黏粒为主并伴有微生物作用的近代沉积物。软土是一种呈软塑到流塑状态，其外观以灰色为主的细土粒，如淤泥和淤泥质土、泥炭土和沼泽土，以及其他高压缩性饱和黏性土、粉土等。而其中淤泥和淤泥质土是软土的主要类型。不过我国公路行业规范对软土地基未作定义。日本高等级公路设计规范将其定义为：主要由粘土和粉土等细微颗粒含量多的松软土、孔隙大的有机质土、泥炭以及松散砂等土层构成。地下水位高,其上的填方及构造物稳定性差且发生沉降的地基。日本规范还对软土地基做了分类，提出了类型概略判断标准。在给出软土地基定义时指出：软土地基不能简单地只按地基条件确定，因填方形状及施工状况而异，有必要在充分研究填方及构造物的种类、形式、规模、地基特性的基础上，判断是否应按软土地基处理。

2 道路桥梁施工中软地基的处理技术

2.1 地基处理目的

地基处理是为了提高地基承载力， 改善其变形性质或渗透性质而采取的人工地基处理方法。具体主要从以下五个方面改善原状软弱地基的性质：

a）改善剪切特性由于土体的强度主要是指其抗剪强度，土体的破坏是受剪破坏， 而不是受压破坏， 所以改善剪切特性实际上是提高土体强度（两个重要指标就是C和）；b）改善压缩特性主要是提高地基土的压缩模量， 借以减少地基土的沉降， 简而言之， 就是提高地基抗变形特性；c）改善透水特性主要是解决由于地下水的运动而出现的问题， 如流沙、管涌等；d）改善地基的动力特性地震时饱和松散粉细沙（包括部分轻亚黏土）将会发生液化， 主要解决地基的振动特性， 提高抗震性能；e） 改善特殊土的不良特性主要是消除或减少黄土的湿陷性和膨胀土的涨缩性。

2.1 换填土处理法

换填土处理法，就是当道路桥梁地基无法满足所应有的承载力和稳定性，而且软土层的厚度不大情况下，对软土层进行采挖，然后根据实际需要分层填充稳定性较好的材质，如砂石、灰土、炉渣、粉煤灰等，并进行强夯打压，加大地基的密度，提高地基承载力，降低沉降量，加快软土地基的排水固结，使原来的软土地基在改造后符合建筑施工的设计要求，从而保证工程施工的安全性。换填土处理方法依据的原理是土层的附加应力分布规律。这种方法，主要适用于土质不均匀、排水较差的软土地基。

2.2 管桩加固法

2.2.1 管桩复合地基组成及协同工作机理

复合地基的理论研究落后于实践[2]，而研究又集中在建筑工程当中。作为路基处理的复合地基可以看作柔性基础下刚性垫层的模式，与承台加柔性垫层模式存在差异，设计方法和理论也不尽相同。

（1） 管桩复合地基的组成

采用粘结材料桩，特别是采用高强度刚性桩应特别注意复合地基的形成条件[3]。现场打设管桩以最后贯入度不宜小于80 mm/10 击为控制标准，贯入度控制不仅受桩端阻力的影响，而且还将受到桩侧摩阻力的影响，桩端未必到达不可压缩层，所以现场管桩复合地基为图1 中的2 种模式，这2 种模式桩体均能达到与桩间土协调变形，不同的是图1(a)对于减小总沉降量有利，图1(b)对减小桩顶桩土界面相对位移有利，但下卧层的沉降量较大。

管桩复合地基由以下 5 部分组成：(1) 上部填土；(2) 褥垫层，由土工格栅及填料组成；(3) 桩体；(4) 桩间土，对于管桩加固路基为受过管桩挤压且超孔隙水压力消散完毕的桩间土；(5) 下卧持力层。

（2） 协同工作机理

复合地基各部分协同工作可以划分为2 个阶段，以桩土应力比时程曲线达到峰值为分界点。第 1 阶段，桩土协调工作是由于土体的瞬时沉降引起的，发生在加载的前期，土层由于瞬时沉降而下沉，并与管桩产生一定的错动，褥垫层将大部分荷载传向刚度较大的管桩上，导致桩间土应力到达峰值后急剧下降，由于垫层散体材料的滚动，土承担的荷载才逐渐增加。可认为桩体在这一时期的刺入是复合地基协调作用的第1 阶段。第 2 阶段，桩土协调工作是由土体的主固结沉降而引发的，桩间土随超孔隙水压力的消散产生固结变形而下沉，褥垫层将土的应力减小的一部分调节给了桩来承担，处于临界状态的桩承担了增加的荷载，当荷载积聚到一定值的时候，会产生相对的滑动，造成桩顶向褥垫层的再刺入，增大了刺入量，这样把荷载重新传给了桩间土。这个过程不断反复就造成了桩端间歇式刺入褥垫层[4]，不断的对桩土应力进行协调，以抵抗上部荷载，达到共同工作。

2.3 加筋处理技术

加筋处理技术是在人工填土的路堤或是挡墙内铺设土工合成材料，或者在边坡打入土钉、碎石桩（前面有所介绍）等，以此提高软弱地基的承载力，增强地基的密实度和稳定性。

2.4 塑料排水板加固法

使用塑料排水板对软土地基进行加固，是一项道路桥梁施工中一项较新的工艺与处理技术，具体是用机械在软土层中插入不同深度的塑料排水板，之后再利用预压荷载的作用，沿着塑料板使软土地基内的水份向上渗入到砂垫层中，实现软土地基加固的目的，进而使地基的整体承载力得到提高。近几年来，塑料排水板加固法在水上工程中得到了越来越广泛的应用，同时其打设深度也越来越深。这种该方法具有低造价、效果好、施工简单的优点，而且其具有较为成熟的经验。

3 某公路的软地基处理分析

3.1 工程概况

乐山至宜宾高速公路是国家高速公路网规划的成渝地区环线的组成路段。成渝地区环线横贯四川东西， 是我国东中西部地区之间联系的重要运输通道。该项目的沿线地形地貌可分两段： 第一段起点至泥溪段属沿溪线， 沿线遇到的特殊路基问题主要有软弱地基、高边坡、斜坡路堤、高填路堤、采空区等； 第二段泥溪至象鼻为典型红层丘岭区， 主要的特殊路基问题是软弱地基和高边坡。软弱地基是本项目中最常见的地质病害， 深度一般在0.5~10余米， 很少超过20m。据相关资料， 该地区的填方路堤高度多在10m～25m， 在稳定性和工后沉降方面一般不能满足规范的要求。

3.2 工程对浅层软弱地基的处理

浅层处治采用换填、换填+铺设土工格栅的方案， 一般适用于软弱土厚度小于3m的路段，换填的深度根据填土高度、软基厚度、软弱土层物理力学性质等确定。对于本项目软弱土厚度主要为1.0m～4.0m的地段， 主要考虑采用浅层处理方法。限于篇幅此处对浅层软弱地基不加详细叙述， 下面将重点讨论深厚层的软弱地基处理。

3.3 工程对深厚软弱地基的处理

深层处治一般适用于软弱土厚度大于3m的路段。本项目深层软弱土地段多处于丘岭、山谷地形的底部水田地段， 经常年淤积形成软基， 地下水较为丰富。根据现场原材料供给情况和工程造价， 乐宜高速公路项目主要采用了塑料排水板方案。这里主要以K96+035～K96+190段软弱地基处治技术为例。K96+035～K96+190段为水田，路段地处丘间谷地， 冲沟内覆盖第四系全新统坡残积亚粘土， 上伏4m～5.6m 低液限粘土、亚粘土， 软塑―可塑状， 平均厚度5.3m左右， 下覆白垩系褐红色泥质砂岩。因沟内地势平缓， 长期排水不畅， 天然含水量比较高，上层土体物理力学性质较差， 采用静力触探全层测试， 地基允许承载力为90kPa～120kPa， 本段最大填土高12.93m， 经计算该段路堤的工后沉降38cm， 稳定安全系数0.51， 该路段地基的稳定及沉降均不能满足规范要求， 需要进行处理。根据该段地基的工程地质资料， 考虑采用竖向排水体处理。

对本段软弱地层的处理拟采用竖向排水系统， 以改变地基原有排水边界条件， 借助排水系统增加孔隙水排除的途径， 缩短排水距离， 在路堤填筑荷载作用下， 加快地基土的排水固结速度、缩短加固时间， 使地基土的有效固结压力快速增加。竖向排水体采用塑料排水板。具体设计处理方法： 塑料排水板（平均长度6.4m）+2层土工格栅， 预压荷载为路堤自重。

4 结论

地基是桥梁和地表的连接部分，地基承受桥梁巨大的重力以及桥梁过路车辆的不断负压。软弱地基的承载力较小，在施工过程是竣工之后都有可能产生巨大的风险。如果，重视软弱地基的处理和加固，会引起不同程度的危害，对道路桥梁施工中的软弱地基记性加固处理，意义非凡。

参考文献

[1] 孟令海，卢全领.浅析公路桥梁建设中软地基的处理技术[J].工程技术，2010，20.

[2] 陈祥，金伟.浅议我国道路桥梁建筑施工中软弱地基的处

[3] 张维耀， 杨猛， 薛国昌， 等.浅谈公路软基加固处理现状及方法选择[J]. 黑龙江交通科技，1997， （2）： 12-14。