呂文龍

(中鐵隧道集團二處,河北三河 065201)

淺析公路軟土地基的處理與加固技術(shù)

呂文龍

(中鐵隧道集團二處,河北三河 065201)

文章通過對軟土的工程特性及沉降規(guī)律的分析,提出了軟土地基的加固和處理方法。

公路施工 軟土地基 加固與處理

1 概述

在江、河、湖泊、沼澤、山澗谷底中廣泛分布有沉積的軟土，在此基礎(chǔ)上修筑公路，一定要采取相應(yīng)的措施進行處理和加固，以此來防止路基失穩(wěn)或過量沉降而引起公路的破壞。公路特別是高速公路對于路基沉降的要求很高，如果在軟土之上修筑路基時處理不當(dāng)，就會影響公路的施工進度和工程質(zhì)量。

2 軟土地基的工程特性及沉降規(guī)律

軟土的是天然孔隙比大于或等于1.0的一種天然含水量大于液限的細粒土，比如淤泥、淤泥質(zhì)土、泥炭、泥炭質(zhì)土等，它主要是由天然含水量大、壓縮性高、承載能力低的淤泥沉積物及少量腐殖質(zhì)所組成的土。

軟土的親水性強且透水性差，滲透系數(shù)為10-8～10-7cm/s，因為地基中孔隙水壓力較高，所以會影響地基強度，在施工過程中，軟土壓實較困難，且不利于行車和施工作業(yè)。在修筑軟土地基路堤時，即使在修筑時能夠滿足路基穩(wěn)定性，但是在路基完成后，由于軟土的高壓縮性和低抗剪強度的特性，會致使軟土地基在路堤的自重壓力下，改變土層的平衡狀態(tài)而發(fā)生沉降，而且會在相當(dāng)長的時間里不斷持續(xù)發(fā)展，發(fā)生較大沉降變形，嚴(yán)重時，填土附近的擋土墻、邊溝、排水設(shè)施都會在沉降的影響下發(fā)生位移，甚至對已經(jīng)完成的路面的橫、縱斷面造成影響，導(dǎo)致路面結(jié)構(gòu)的破壞。

3 軟土地基的處理方法及加固技術(shù)

公路路基施工中，當(dāng)路堤的穩(wěn)定性和沉降量不能達到設(shè)計要求時，就需要對軟土進行加固處理，常見的方法有以下幾種：

3.1 表層處理法

表層處理法分為表層排水法、砂墊層法和穩(wěn)固劑表處法三類，一般適用于處理厚度小于5m的軟土地基，通過表面單一或者綜合處理的方式，來提高地基的抗剪強度和壓縮量。表層排水法是在路基填筑前，在路面上開挖排水溝來排除地表水，并且采用透水性良好的砂礫進行回填，以確保施工作業(yè)條件和降低地基表層的含水量。砂礫墊層法是根據(jù)路堤的高度和軟土層的厚度，在軟土地基頂面鋪設(shè)0.6m～1.0m厚度的砂墊層，作為軟土層固結(jié)的上部排水層，縮短固結(jié)的過程。穩(wěn)固劑表處法是將熟石灰、生石灰、水泥等穩(wěn)固材料摻入到表層的軟土土壤中，增強路基的強度，保證路堤的穩(wěn)定性和壓實性。

3.2 排水固結(jié)法

排水固結(jié)法是在軟土地基表層設(shè)置如砂墊層或者砂井等水平或豎向的排水體，通過加載施壓辦法，排出土體中的水分，逐步固結(jié)，增強路基強度的做法。排水固結(jié)法是由排水系統(tǒng)和加壓系統(tǒng)兩部分共同組合而成的，孔隙中的水是通過加壓系統(tǒng)的壓力才能夠從排水系統(tǒng)中流出，排水固結(jié)法具有經(jīng)濟快速、節(jié)省土方、少占農(nóng)田的優(yōu)點，適用于處理路堤高度大于極限高度或者填料來源困難的情況，可加固沼澤土、沖擊土、淤泥等天然沉積層和人工沖填的土層。排水固結(jié)法根據(jù)墊層材質(zhì)和施工方法的不同分為：水平排水砂墊層、豎向排水體和預(yù)壓固結(jié)法三類。

水平排水砂墊層是設(shè)置水平方向的砂礫墊層，通過預(yù)壓過程使得土地中的水分通過墊層快速排出。對于大面積的水平排水砂墊層施工，應(yīng)使用全站儀測出砂墊層各區(qū)控制點，進行分區(qū)施工，砂墊層應(yīng)采用中粗砂，粘粒含量應(yīng)控制在3%以內(nèi)。

豎向排水體較為常見的是塑料排水板施工法，主要是通過機械作用將塑料排水板嵌于軟土層中，并作為排水通道，排出水分加固地基。塑料排水板中濾水膜是保持排水的關(guān)鍵部位，安裝打設(shè)時，一定要保持完好，所以在塑料板中導(dǎo)入導(dǎo)管時，一般要在進入管口處安裝滑輪，以免濾膜被導(dǎo)管壁損壞，失去排水功能。施工中要注意塑料板打設(shè)的間距和深度，如果位置間距不合要求，或未達到設(shè)計深度時，要在原位補打。

預(yù)壓固結(jié)法是用堆土或其他載荷方式對地基加壓，使得地基土密實，提高穩(wěn)定性，加速地基固結(jié)和增加增加的方法，產(chǎn)生固結(jié)壓力的載荷有三種，一種是來字路堤土體自身的重力，還有行車載荷等外界的壓力，還有一種是以減小軟土地基土質(zhì)中空隙水的壓力，而增加的地基固結(jié)壓力。

3.3 粉噴樁施工技術(shù)

粉噴樁是在應(yīng)對軟土地基中較為常用的一種加固技術(shù)，它主要是通過特制的攪拌機械，將固化劑(比如水泥、石灰等材料)和軟土強制攪拌，待固化劑和軟土之間發(fā)生一些列的化學(xué)反應(yīng)和物理反應(yīng)后，軟土就會被固結(jié)成穩(wěn)定性、整體性較好的優(yōu)質(zhì)地基。特制機械的鉆機在土體中向下鉆孔時，鉆桿會通過回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤和加壓設(shè)施向鉆頭施加作用力，鉆頭在軸壓力和回鉆扭矩的共同作用下，鉆入軟土并切碎土體，在鉆至設(shè)計深度后，鉆頭反向旋轉(zhuǎn)并提升，水泥或者石灰粉體在壓縮空氣的壓力作用下被噴入土壤內(nèi)，鉆頭使固化劑和土體充分?jǐn)嚢?，就這樣鉆頭在提升的同時不斷噴入固化劑，邊攪拌邊固化，直到鉆頭提出地面完成一根樁。粉噴樁適合于加固各種成因的飽和軟粘土，比如處理粉土、淤泥質(zhì)土和含水量較高的粘性土。

粉噴樁施工前組裝架立噴粉樁機，要做好三檢查：檢查并調(diào)試機械各部分之間的連接是否正常，檢查三大系統(tǒng)：電氣系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、噴粉系統(tǒng)，并進行調(diào)試，檢查灰罐和管路之間的密封連接狀況，在調(diào)試后如發(fā)現(xiàn)異常，要盡快排除后才可以正常操作。當(dāng)施工準(zhǔn)備工作完成并且符合要求后，必須進行工藝性試樁，試樁數(shù)量一般不少于五根。成樁時，先用噴粉樁機在樁位鉆孔，鉆至設(shè)計要求的深度后，以1.0～1.2m/min速度邊旋轉(zhuǎn)提升粉噴鉆頭，同時邊通過噴粉系統(tǒng)將水泥通過鉆桿端噴嘴定時、定量向攪動的土體噴粉，務(wù)必讓固化劑和土體充分?jǐn)嚢璨⒒旌?，樁體噴粉時不得中斷，要求一氣呵成，每根樁應(yīng)該裝灰一次并攪噴完。噴粉深度在鉆桿上標(biāo)線控制，噴粉壓力控制在0.5～0.8Mpa。嚴(yán)格按規(guī)范和設(shè)計要求進行施工，確保軸線位置、設(shè)計深度、樁徑、垂直度、鉆桿傾斜度、單樁噴粉量的偏差在容許范圍內(nèi)。粉噴樁成樁7天后，必須將樁頭上部按規(guī)定要求清除露出樁型，并按有關(guān)要求和頻率對樁頭開挖檢查，檢查樁體成型情況及攪拌均勻程度、樁徑、樁距等指標(biāo)。

4 結(jié)語

軟土地基對公路工程的施工質(zhì)量影響重大，如果不采用正確的措施加以處理，將會引起路基沉降、滑移、開裂，路面起伏破壞等。在公路建設(shè)者的不斷探索和實踐下，針對軟土地基的加固方式也有很多，在實際工作中，應(yīng)該根據(jù)工程的地質(zhì)及現(xiàn)場具體情況，選擇最科學(xué)、最經(jīng)濟的軟基處理方式，提高路基的強度和穩(wěn)定性，增加公路的使用壽命。

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