淺析公路工程軟土地基施工技術(shù)處理方法

1、淺析公路工程軟土地基施工技術(shù)處理方法論文網(wǎng)作者：張成昌2011-10-30 10:29:11一、 軟土的定義、種類及分布范圍1、軟土的定義軟土一般指天然含水量大、壓縮性高、承載力低的一種軟塑到游塑狀態(tài)的黏性土。我國(guó)交通部頒布的公路軟土地基路堤設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范（JTJ017-1996），將軟土的劃分采用天然含水量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)35%或液限、天然孔隙比1.0，十字板剪切強(qiáng)度35KPa等三項(xiàng)指標(biāo)。凡是符合以上三項(xiàng)指標(biāo)的黏性土均為軟土。2、軟土的種類（1）、按沉積特征劃分：海沉積類、湖泊沉積類、河灘沉積類、谷地沉積類、沼澤沉積類。（2）、按土質(zhì)分類劃分：泥碳性土、腐殖土、有機(jī)質(zhì)土、黏性土、粉性土。3、分

2、布范圍在我國(guó)濱海平原、內(nèi)陸湖塘盆地、江河湖海沿岸和山間洼地，均分布有近代沉積的軟土，以厚層、松軟的淤泥沉積物為主，有時(shí)也夾角有少量的腐泥或泥炭層。軟土主要由水流緩慢淤積而成，形成年代一般比較久遠(yuǎn)，沉積厚度一般較深。在漫長(zhǎng)的沉積過程中，由于植物的腐爛，在軟土中可能夾有少量的腐泥或泥碳層。二、 軟土的工程性質(zhì)軟土無論是按沉積成因還是按土質(zhì)劃分，都具有以下的共同工程性質(zhì)：1、 顏色以深色為主，粒度成分以細(xì)顆粒為主，有機(jī)含量高。2、 天然含水量高，容重小，天然含水量大于液限，超過30%；相對(duì)含水量大于1.0；軟土的飽和度高達(dá)100%，甚至更大，天然容重為1.51.9KN/m3。3、 天然孔隙比大，一般

3、大于1.0。4、 滲透系數(shù)小，一般小于10-6cm/s數(shù)量級(jí)，沉降速度慢，固結(jié)完成所需時(shí)間較長(zhǎng)。5、 黏粒含量高，塑性指數(shù)大。6、 高壓縮性，壓縮系數(shù)大，基礎(chǔ)沉降量大，一般壓縮系數(shù)大于0.5MPa-1。7、 強(qiáng)度指標(biāo)小，軟土的快剪凝聚力小于10KPa,快剪內(nèi)摩擦角小于5o；固結(jié)快剪凝聚力小于10KPa,快剪內(nèi)摩擦角小于50；固結(jié)快剪的強(qiáng)度指標(biāo)略高，凝聚力小于15KPa,內(nèi)摩擦角小于100。三、公路軟土地基的幾種施工處理方法及適用范圍軟土路基問題及其危害概括起來主要有如下兩個(gè)方面：一則是強(qiáng)度及穩(wěn)定問題。當(dāng)軟土路基的抗剪強(qiáng)度不足以承受路堤及路面外荷載時(shí)，軟土路基會(huì)產(chǎn)生局部或整體剪切破壞，造成路堤塌

4、方、失穩(wěn)及橋臺(tái)破壞。二則是沉降變形問題。當(dāng)軟土路基在上部荷載及外部荷載作用下產(chǎn)生過大的沉降變形時(shí)，會(huì)影響道路的正常使用。軟土地基的處理方法很多，常見的有：換填法、砂墊層法、強(qiáng)夯法、膠結(jié)法、排水固結(jié)法、加筋法、振沖置換法、擠密法及擠密置換法等。下面主要介紹本人在實(shí)踐中使用且比較成功的換填法、砂墊層法、強(qiáng)夯法這幾個(gè)方法：1、換填法：換土法是指將路基范圍內(nèi)的軟土清除，用穩(wěn)定性好的土、石回填并壓實(shí)或夯實(shí)。在公路施工中，一般采用的是開挖換填天然砂礫,即在一定范圍內(nèi),把影響路基穩(wěn)定性的淤泥軟土用挖掘機(jī)挖除,用天然砂礫進(jìn)行換置,開挖換填深度在2m以內(nèi),采用分層填筑、分層壓實(shí)、分層檢測(cè)壓實(shí)度的方法施工。從而改

5、變地基的承載力特性，提高抗變形和穩(wěn)定能力。在換填過程中，對(duì)于換填的天然沙礫中石頭的粒徑、含量和級(jí)配也應(yīng)充分考慮，最好做試驗(yàn)檢測(cè)，避免無法壓實(shí)而引起沉降。淺層處理和深層處理很難明確劃分界限，一般可認(rèn)為地基淺層處理的范圍大致在地面以下5m深度以內(nèi)。淺層人工地基的采用不僅取決于建筑物荷載量值的大小，而且在更大程度上與地基土的物理力學(xué)性質(zhì)有關(guān)。換填法適用于淺層地基處理，包括淤泥、淤泥質(zhì)土、松散素填土、雜填土、已完成自重固結(jié)的吹填土等地基處理以及暗塘、暗溝等淺層處理和低洼區(qū)域的填筑。換填法還適用于一些地域性特殊土的處理，用于膨脹土地基可消除地基土的脹縮作用，用于濕陷性黃土地基可消除黃土的濕陷性，用于山區(qū)

6、地基可用于處理巖面傾斜、破碎、高低差，軟硬不勻以及巖溶等。本人參與建設(shè)的南寧至北海二級(jí)公路、南寧至梧州二級(jí)公路、柳州至桂林一級(jí)專用公路等項(xiàng)目中部分軟土地基采用了換填法，效果良好。2、砂墊層法：鋪筑砂墊層是軟土地基常用的淺層處治方法，通常用于松軟過濕地表面，形成填土的底層排水，在一定程度上能提高地基強(qiáng)度，補(bǔ)償土中抗剪強(qiáng)度的不足，可防止由于局部承載力喪失而引起的路基填土與軟土地基相互混雜，減少路堤的不均勻沉降。該方法主要用于軟土層較薄，工后沉降量不大的地段。排水砂墊層是在路堤底部地面上鋪設(shè)一層砂層，作用是在軟土項(xiàng)面增加一個(gè)排水面，在填土的過程中，荷載逐漸增加，促使軟土地基排水固結(jié)滲出的水就可以從砂

7、墊層中排走。為確保砂墊層能通暢排水，要采用滲水性良好的材料。宜選用中粗砂，砂的含泥量（小于0.074mm砂粒）不宜大于15%。砂墊層一般的厚度為0.61.0m。為了保證砂墊層的滲水作用，在砂墊層上應(yīng)該填一層黏性土封住水不讓水返上路基。本人參與建設(shè)的欽州至防城高速公路西江口至茅嶺段、欽州至北海高速公路鯉魚江至欽江段屬海沉積類軟土，采用了在原地面填筑不少于1米厚的中粗砂處理，至今未發(fā)現(xiàn)大的沉降，效果甚好。3、強(qiáng)夯法：強(qiáng)夯法適用于碎石土、砂土、雜填土、素填土、濕陷性黃土及低飽和度的粉土與黏性土；對(duì)于高飽和度的粉土和黏性土，需經(jīng)試驗(yàn)論證后方可使用，且應(yīng)設(shè)置豎向排水通道。軟土地基強(qiáng)夯法應(yīng)注意如下要點(diǎn)：（

8、1）、每擊夯擊功的大小，通過落錘高度來調(diào)節(jié)。就是說W=mgh中，通過落錘高度h來調(diào)節(jié)。（2）、先“輕夯”后“重夯”。所謂“輕”與“重”都是指單擊夯擊功的大小，通過落錘高度h來調(diào)節(jié)。（3）、每擊夯擊引起的“坑深”不宜過大，坑邊不能隆起。調(diào)節(jié)方法仍然是通過落錘高度h來調(diào)節(jié)。（4）、每遍（同一夯擊點(diǎn)一般為一錘或幾錘）夯擊后應(yīng)有一段“休止”期，使由沖擊波引發(fā)的超壓土壤孔隙水壓力在排水暢通條件下恢復(fù)正常。土壤結(jié)構(gòu)中的微細(xì)裂縫得以彌合。（5）、排水暢通。一般可以是天然地基表面上預(yù)設(shè)的粗顆粒墊層（它既起置換作用，又有排水功能）；也可以是天然地層中的砂性土夾層；也可以是設(shè)在軟土地基中的塑料排水板或砂井，將激發(fā)

9、排泄出來的水份引入到排水墊層中去。必要時(shí)也可以通過水泵抽吸聚集在砂井中的水份。（6）、預(yù)設(shè)在軟土天然地表面上的墊層一般宜為粗顆粒類的，其厚度可根據(jù)擬想的擠入層厚度而定，可以一次鋪筑，也可以分次鋪筑。這種“先輕夯，后重夯”，“及時(shí)排水”，“有休止期”，又“有粗顆粒墊層”的強(qiáng)夯法，能夠很好地與軟土地基的品性結(jié)合起來選擇。軟土地基強(qiáng)夯后，若輔以堆載預(yù)壓，更使這種處理方法趨于完美?？梢赃@樣說：軟土地基強(qiáng)夯法是集各種軟土地基處理法之大成。它是集整體式、動(dòng)力式，物理方式的置換；堆載法（通常只需要等載或欠載）；超壓排水、等壓排水之大成。軟土地基強(qiáng)夯法涉及到的因素特別多，例如：置換層材料與厚度，夯錘重量與落高

10、，單擊夯擊功，夯坑點(diǎn)布置及間距，夯錘入坑深度，休止期長(zhǎng)短，塑料排水板或砂井的平面布置及深度，堆載強(qiáng)度與預(yù)壓期時(shí)間，所有這些調(diào)節(jié)因素，使得軟土地基強(qiáng)夯法設(shè)計(jì)更具靈活性，處理結(jié)果更具有效性。在廣西濱海公路欽州段的NO.3、NO.5、N.O6標(biāo)段，中石油欽州儲(chǔ)備庫基礎(chǔ)、欽州保稅港區(qū)等均采用了強(qiáng)夯法，都達(dá)到了技術(shù)規(guī)范要求。四、軟土地基處理的組合常用方法在某些復(fù)雜的軟土地基路段，單一的處理方法有時(shí)候難以達(dá)到預(yù)期效果，需要多種方法相結(jié)合才能達(dá)到技術(shù)要求。常用的方法有：1 砂墊層法與固結(jié)排水法并用2 豎向排水井法與砂子加實(shí)樁并用3 反壓護(hù)道法與豎向排水法并用4 填土預(yù)壓法與反壓護(hù)道法/砂子加實(shí)樁法并用5 填

11、土預(yù)壓法與豎向排水井法6 緩速填土加載法與豎向排水井法并用7 反壓護(hù)道法與緩坡路堤法并用鑒于篇幅有限，不作詳細(xì)介紹。五、總結(jié)近幾十年來，我國(guó)在引進(jìn)了國(guó)外比較先進(jìn)的軟土地基處理方法的同時(shí)，逐步發(fā)展了符合我國(guó)國(guó)內(nèi)具體工程地質(zhì)條件的軟土地基處理方法。從國(guó)外引進(jìn)和發(fā)展了高壓噴射注漿法、振沖法、強(qiáng)夯法、深層攪拌法、土工合成材料、強(qiáng)夯置換法、EPS超輕質(zhì)填料法等許多地基處理技術(shù)。許多已經(jīng)在我國(guó)得到應(yīng)用的地基處理技術(shù)，如排水固結(jié)法、土樁和灰土樁法、砂樁法等也得到不斷發(fā)展提高；在工程實(shí)踐中還發(fā)展了許多新的地基處理技術(shù)，如真空預(yù)壓法、錨桿靜壓樁法、孔內(nèi)夯擴(kuò)碎石樁法、低強(qiáng)度樁復(fù)合地基法、剛性樁復(fù)合地基法等。各種軟土地基處理技術(shù)不斷地運(yùn)用在土木工程的各個(gè)方面，帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。我國(guó)地基處理水平不斷得到提高，總體上正在接近世界先進(jìn)水平。參考文獻(xiàn)：1 JTJ01796，公路軟土地基路堤設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范2 黎奎 主編 公路工程項(xiàng)目施工管理和案例分析.徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2010.33 馮守中. 公路軟基處理新技術(shù)