浅谈高速公路软土路基常用的处理方法

摘要：本文首先介绍了高速公路软土路基的概念，然后指出了高速公路软土路基特点，最后探讨了高速公路软土路基常用处理方法。

关键词：高速公路；软土路基；特点；处理方法

中图分类号：U412文献标识码： A

随着我国经济的快速发展，国家不断加大对高速公路交通投入力度，大量高速公路开工兴建。高速公路是社会经济发展的产物，它建成通车又能促进社会经济高速发展，就了高速经济产业带，对经济发展有巨大的推动作用。 在高速公路的修筑过程中，软土路基的处理是一个需要特别重视的问题。软土路基是指在地表下一定深度范围内存在的软、弱土层地基，具有低强度，压缩性很大、透水性差等特点。软土路基的强度和沉降变形随时间和荷载的变化而变化，其变化规律与土的类别、性质、边界排水条件、受荷载情况、时间等众多关联因素有关。如若不对软土路基进行处理或者对软弱土地基的处理或处理方法选择不当的话，将会给工程造成巨大的影响和破坏，例如：高速公路路基强度低、工后变形大、路基产生沉降和不均匀沉降、结构物下沉和水平位移等许多问题，导致路基失稳、沉陷，严重时更会造成路面变形开裂等工程破坏，严重影响道路的正常使用，车辆的正常行驶。

1高速公路软土路基的概念

高速公路软土路基是指公路穿过各种类型软土区域修建的路基。软土一般是指在静水或缓慢流水环境中沉积而成的、天然含水量大、压缩性高、承载力低、透水差的一种软塑~流塑状态的饱和黏性土层。它主要包括内陆湖塘盆地、江河海洋沿岸和山间洼地沉积的各种淤泥和淤泥质黏性土。软土常因生物化学作用含有较多的有机质、天然含水量大于液限、天然孔隙比大于1.0。当天然孔隙比大于1.5时，称为淤泥;当天然孔隙比大于1.0而小于1.5时，称为淤泥质土。

2高速公路软土路基特点

软土主要指淤泥或淤泥质土，在工程上，高速公路软土路基主要指由粘粒及粉粒形成的絮状结构，这种结构指常含有有机质物质，强度较低，粘聚力较小。常规软土的天然水含量远远高于液限，空隙比一般在1-2个之间，个别空隙比可以达到5.8，具有非常高的压缩性。

高速公路软土路基在进行使用的过程中具有以下几方面特点。第一，高速公路软土路基软土容易下陷，造成道路出现沉降，导致路面出现开裂破坏，造成结构物无法正常衔接。高速公路软土路基沉降变形是当前高速公路建设过程中的常见问题，对高速公路建设具有非常重要的影响。第二，高速公路软土路基软土活性较高，稳定性较差。高速公路软土路基这软土局部或整体剪切力很容易受到外部作用力的改变而变化，导致形成塌方、不稳、破坏等状况。在进行软土路基处理的过程中，软土自身很容易松动，造成路面开裂，结构物衔接出现沉降差异。第三，软土具有明显的结构性和流变性，整体灵敏度高于4，一般经过外界扰动后很容易造成抗剪强度衰弱。

3高速公路软土路基常用处理方法

3.1 换土垫层法

3.1.1 砂砾垫层

当路堤高度小于极限高度的2倍、软土层较薄或雨季施工时，采用砂砾(砂) 垫层，使填土与基底之间设一排水层，从而使路基在受到填土荷载后，迅速地将软弱路基土中的孔隙水排出，加快固结速度，提高路基的承载力，减少沉降，防止地基局部剪切变形。

3.1.2 换填法

在软土厚度不大于2m时，利用透水性材料进行置换填土，可降低压缩性， 提高承载力，提高抗剪强度，减少沉降量，改善动力特性，加速土层的排水固结。

3.2密实法

密实法是指软弱的饱和土和松散的非饱和土，在荷载（动荷载、静荷载以及冲击荷载）作用下，使土体的孔隙体积不断减小、同时地基土的承载能力增加、土体密实度提高、土体的压缩性降低。

承载力的提高只与土的密度改变有关。对排水固结法而言，土体的密度与预压荷载的大小和时间相联系。当不考虑预压周期时，土体的密度只取决于预压荷载的大小。

3.2.1 真空预压

真空预压是以大气压力做为预压荷载、在拟加固场地表面铺设一层透水的砂垫层，在其上覆盖一层不透气的密封薄膜，然后用真空装置抽气，在密封膜内产生一定的真空度，土体中产生负的孔隙水压力，在膜内外压差作用下，使土体固结。瑞典于 20 世纪 40 年代末首先应用该法，随后日本和美国等国相继进行了探索和研究，我国交通部一航局在70年代末，成功地在新港集装箱码头工程应用，并取得了可喜的研究成果。通过多年探索，使膜内真空度达 600mm 水银柱高，相当 80kPa 的预压荷载。

3.2.2 堆载预压方法

堆载预压是利用填土、砂石料或者其它重物对地基施加预压荷载，使孔隙水得以排出，达到土体结构固结的目的。加固后软土路基承载力的大小主要取决于其上部堆积载荷值的大小。堆载预压的原理与真空预压不间，真空预压可一次将荷载加到最大值，而不使土体产生剪应力增量，即不必考虑地基产生的剪切破坏。堆载预压方法必须要考虑加荷速率对土体结构产生的影响。通常情况下采用分级方式施加荷载，同时每隔一定周期（一天左右）要进行桩体竖向变形、边桩位移、孔隙水压力等数值的观测，在此要求竖向变形不超过10mm/天，边桩位移不应超过4m/天。

预压方法主要用于淤泥质土、淤泥和冲填土等饱和的粘性土地基。对于透水性比较好的薄砂层粘性土可以不再设置纵向的排水通道，这样也可以取得良好的固结效果。而对于透水性差的粘性土，为了缩短预压排水固结周期，通常还要设置纵向排水结构物，例如排水纸板、砂井等等。

3.2.3 强夯法

强夯法又可称为动力固结法或者动力压实法，这种方法通常是以80-400kg的重锤，从 6-40m 落距的高处自由落下，将土体夯实。强夯法不仅适用于处理砂土、碎石土、粘性土、粉土、杂填土和素填土等土质地基，同时由于能够提高地基的强度、改善其抗振动液化的能力、降低其压缩性并能消除土的湿陷性，这种方法常用于处理可液化的砂土地基或者湿陷性黄土地基等等。

3.3排水固结法

此法基本原理是软土路基在附加荷载的作用下，逐渐排出孔隙水，使孔隙比减小，产生固结变形。

3.3.1 预压处理

分为超载预压、等载预压和欠载预压等。在路基稳定、沉降量不大的路段采用预压处理可降低土的压缩性及提高抗剪强度。它的特点是施工工艺简单、工期较长，通常与排水处理路基结合使用。

3.3.2 袋装砂井

对于软土厚度大、路堤稳定、填土高的软土路基，采用袋装砂井，可增加软土竖直方向的排水能力，缩短水平方向的排水距离，加速软土的固结沉降，提高软土的强度。其施工工艺复杂、费用相对较高，所用时间较长。

3.3.3 塑料排水板

此法施工工艺比较简单、投入劳力少、费用相对较低，并且渗滤吸水性好， 具有一定的强度和延伸率，对土的扰动小，预压时间较长，在工程中得到广泛应用，但在提高土层的抗剪能力方面，其效果不如袋装砂井。

3.3.4 真空预压法

在粘土层上铺设砂垫层，然后用薄膜密封砂垫层，用真空泵对砂垫层及砂井抽气，使地下水位降低，同时在大气压力作用下加速路基固结。

3.4高压喷射注浆法

高压喷射注浆法将带有特殊喷嘴的注浆管，通过钻孔置入到处理土层的预定深度，然后将浆液(常用水泥浆)以高压冲切土体。在喷射浆液的同时，以一定的速度旋转提升，即形成水泥土圆柱体;若喷嘴提升而不旋转，则形成墙状固结体。加固后可用以提高地基承载力，减小沉降，防止砂土液化、管涌和基坑隆起，建成防渗帷幕，适用于处理淤泥、淤泥质粘土、粘性土、粉土、黄土、砂土、人工填土等地基。

3.5 冻结法

冻结法采用液态氮或二氧化碳膨胀的方法，或采用普通的机械制冷设备与一个封闭式液压系统相连接，而使冷却液在内流动，从而使软而湿的土进行冻结，以提高土的强度和降低土的压缩性。适用于各类土，特别在软土地质条件，开挖深度大于7-8m，以及低于地下水位的情况下是一种普遍而有效的施工措施。

4结语

软土地基有极大的危害性，如果不加处理或处理不当， 就会造成地基失稳， 使构造物沉降过大或出现不均匀沉降，对构造物造成不同程度的危害。软土路基处理的主要目的是相同的，即增加地基承载力，增强地基强度，减小沉降量。对于实际工程所采用的地基处理方法，应根据施工地点的实际情况，综合考虑经济、 地质条件、机械设备等因素，选取合理的处理方案。

参考文献

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