浅谈软土地基对公路的影响及处治方法

摘要:贵州属于多雨潮湿地区，地质多为湿软风化状态，并普遍分布着大量潮湿的粘性土（简称过湿土），其含水量高，塑性指数大，含有机质，随着西部经济发展的步伐，公路交通发挥的作用日趋显著，尤其需要发展高速公路来拉动内地与外部省市的衔接。所以在对我省高速公路大量修建的今天，更对特殊地段软弱淤泥地基通过的公路带来了严峻的考验，特别是高路堤、桥梁结构物如：涵洞、通道处的滑移沉降，开裂，路面起伏不平，桥涵通道等人工构造物处的跳车颠簸……都使路基大大的降低安全系数构成了威胁，所以如何改善地质情况，提高路基承载质量成为我省公路路基施工急需优化的问题。

关键词:软土地质的 破坏及影响

一、软土地基概述

软土是指耕植田地、湖沼、谷地、河滩沉积的天然含水量高，孔隙比大,含水量高,压缩性高、抗剪强度低，固结系数小，固结时间长，灵敏度高扰动性大，透水性差，土层层状分布复杂，各层之间物理力学性质相差较大等特点。

二、软土地基的特征

软弱土包括淤泥、淤泥质土，杂填土及饱和松散偻细砂精悍粉土。堤防工程中主要是指天然孔隙比大于或等于1.5的亚粘土、粘土组成的淤泥和天然孔隙比大于1.0小于1.5的粘土组成的淤泥质粘土。其特征如下：

1、透水性弱

软弱土尽管含水量大，透水性却很小，因此土体受到荷载作用后，呈现很高的孔隙水压，影响地基的压密固结。

2、孔隙比和天然含水量大

我国软土天然孔隙比e一般在某1～2之间，淤泥和淤泥质土的天然含水量W=50～70%，高的可达200%，普遍大于液限

3、灵敏度高

软粘土上尤其是海相沉积的软粘土，在结构未被破坏时具有一定的抗剪强度，但一经扰动，抗剪强度将显著降低。其灵敏度一般在3～4之间，有的甚至更高。

4、抗剪强度低

软土通常呈软塑状态，在外部荷载作用下，搞剪性能极差，我国软土无侧限抗剪强度一般小于30KN/m2。不排水剪时，其内摩擦几乎为零，抗剪强度仅取决于凝聚力C，一般C＜30KN/m2；固结快剪时，内摩擦角=5。～15。。

三、软土地基的路堤处理一般原则

结合近几年国内对软土地基的处理经验，在目前有限的施工期内，要通过软土地基处理技术完全消除工后沉降是不可能实现的，也就是说在施工后修补沉降是不可避免的。因此，软土地基处理应结合当地工程地质条件、经济技术条件和施工工期要求，制定切实可行、经济合理的处理措施，使处理后的工后沉降满足地基处理设计的控制指标。

通过近几年对软土区修建的公路工程项目跟踪监测结果，当路堤填筑高度小于临界高度时，天然地基在低路堤荷载作用下，总沉降量不大。且很快就能达到稳定状态。因此在施工工期紧迫、时间有限的情况下。路堤填筑高度小于临界高度的路段可不作地基处理。

当填筑路堤高度大于临界高度时，在施工工期允许的条件下，应优先采用堆载预压法。即尽早用堆载预压而不作深层处理软基的方法。这种以自然沉降逐渐达到路基稳定的作法，是一种最经济也简单的方法。但按照我国公路基本建设的程序和不能尽早拔款、征地和从施工的情景，一旦工程项目付诸实施后，又往往限于工期，所以一般情况下用自然沉降法很难实现。

四、软土地基处理的措施

在软土地基上填筑路堤首先应考虑的两个问题是路堤稳定性和路堤的沉降。

公路软基处理方法较多，一般有：自重挤淤法、抛石挤淤法、垫层法、预压砂井法、振动水冲法、旋喷法、塑料排水板法等。为了保证软土地基能正常承载，发挥其使用功能，正确的加固方法是十分重要的。

施工工艺和程序控制在加固处理软基过程中，施工技术人员必须严格按照操作规程和工艺要求施工。

施工工序：清除表土排除积水挖除淤泥分层换（抛）填石头泥垫层压实压实度检验路基分层填筑压实度及弯沉检测路面施工等工序。

（一）方法简介

地基处理不是局限于基础持力层,而是整个基础下影响范围内的压缩层，因此地基处理时应寻找有效的加固深度、合理简便的施工方法以达到科学经济。剪切变形而引起的不均匀沉降较为多见。?在软土地基上修筑公路，主要应防止路基因长期缓慢地、过量地沉陷和路堤边坡失稳滑坍而引起的路基破坏。本文就路基的稳定性和沉降做概略分析，并介绍其处理方法。仅与同行们探讨软弱地质地段处理的技术。

1、自重挤淤法

该方法就是通过逐步加高的路堤、路基自重处于流塑态的淤泥或淤泥质土外挤，并在堤身自重作用下使淤泥质土中的孔隙水压力充分消散而增加有效应力，从而提高地基的抗剪强度能力。在挤淤过程中为了不致产生不均匀沉陷，施工时应放缓堤坡、减慢堤身填筑速度，分期加高。该方法具有节约投资的优点和施工期长的缺点。适用于地基呈流塑态的淤泥或淤泥质土，且工期不太紧的情况。

2、抛石挤淤法

该方法就是把一定量和粒径的块石抛在需要进行处理的淤泥或淤泥质土地基中，将原基础处的淤泥或淤泥质土挤走，从而达到加固地基的目的。通常针不易风化的石料（尺寸一般不小宜小于30cm）抛填于被处理堤基中，抛填方向根据软土下卧地层横坡而定。最后在上面铺设反滤层。这种方法方式技术简单、投资软省，常用于处理流塑态的淤泥或淤泥质土地基。

3、垫层法

垫层法就是把靠近堤防基底的不能满足设计要求的软土挖除，代以人工回填的砂、碎石、石渣等强度高、压缩性低、透水性好、易压实的材料作为持力层。其优点是可以就地取材、价格便宜、施工工节比较简单、适用于软土埋深较浅，开挖方量不太大的场地。

4、预压砂井法

是在排水系统和加压系统的相互配合作用下，使地基土中的孔隙水排出，有效应务增加达到硬化固结的目的。其基本做法如下：先将加固范围内的植被和表土清除，上铺砂垫层；再在砂垫层上铺设密封膜，用真空泵将密封膜以赔偿损失地基气压抽至80Kpa以上，该方法加固时间长，抽真代处理范围有限，适用于工期要求较宽的淤泥或淤泥质土地基处理流变特性很强的软粘土，泥炭土宜采用此法。

5、振动水冲法

振冲法是利用一根类似插入混凝土振捣的机具――振冲器（有上、下两个喷水口），在振动冲击荷载作用下，先在地基中成孔，再在孔内分别填入砂、碎石等材料，并分层振实或夯实，使地基得以加固。用砂桩、碎石回固初始强度不有太低（初始不排水抗剪强度要求大于20Kpa），对太软的淤泥或淤泥质土不宜采用。

石灰桩、二灰桩是在桩孔中灌和新鲜生石灰中掺入适量粉煤灰、火山灰（常称二灰），并分层击实而成桩。它通过生石灰的高吸水性，膨胀后对桩周土的挤密作用，用离子交换作用和空气中的CO2与水发生酸化化反应使被加固地基强度提高。

6、旋喷法

喷法是利用旋喷桩以提高地基的承载能力，也可以作联锁桩施工或定向喷射成连续墙用于地基防渗。旋喷桩是将带有特殊喷嘴的注浆管置于土层预定深底后提升，喷嘴同时以一定速度旋转，高压喷射水泥固化浆液与土体混合并凝固硬化而成桩。所成桩与被回固土效果较差，宜慎重对待，而对于塘泥土、泥炭土等有机成分极高的土层应禁用。

7、塑料排水板法

对于处理软土地基常用的方法在公路方面是排水固结，多用各种不同长度和间距的袋装砂井（直径7～10cm）或塑料排水板（宽10nm，厚4.5～6.0）与砂垫层（厚30～80cm）相结合，虽然这些方法是一般的，但却是有效的经济的。为了加快固结而且可提高地基承载力，也可用直径30～50cm或更小一些的砂桩或碎石桩，但造价比上述常用方法要增加至少3～5倍。遇到轻质路堤：采用的材料一般是粉煤灰，国外也有用大块型硬质泡沫塑料。粉煤路堤有三种类型，即单一的、土和粉煤灰互层的和土砂及粉煤灰等混合的。 轻质路堤的作用是减轻路堤自重，减小或加速软土沉降提高土体抗剪强度，同时它作为填料还有节约投资、减少占地等效益。 其他辅助方法：土工布（分有纺和无纺的两种，一般多用编织的，个别的也有两种类型组合的，可以达到优点互补）还有一材料是塑料加劲格栅，实际上类似“柴排压枝”的作用，这些材料可提高地基整体性，减少地基不均匀的沉降，对防止滑移尽快施工也有好处。 此处还有浅层拌合和换填优质材料及抛石排淤等处理浅层软土。有的为深层还设有反压护道。?

（二）桥梁、涵洞等结构物处软基处理

对于处理软土地区的桥梁，由于基础埋置较深，已穿过软土层，故一般无大沉降。而在桥头与路堤接合处由于沉降差异较大，往往出现台阶在车辆通道处多出现纵坡突变，在车速过快时出现车辆“切线抛出”感觉很不舒适，人、车安全受到。

1．涵洞、通道处与路堤一样同时填筑施工，后期再开槽做基础；在桥台处最好前后都填土，或在桥台后背填以渗水性好的砂砾材料。

2．在这些人工构造物处采用超载预压，桥头两侧引道80～100m范围也宜如此，以加速固结，减小通车后过大的沉降。

3．路堤如过高，下部软土层厚、沉降量过大，沉降期过长、如处理地基费用过高，且效果不一定好时就不如改用桥梁跨过，京津塘高速公路软土地区，路堤如超过6.0m，就用桥跨通过。广深高速公路也将不少高路堤设计路段，改用了高架桥方案。

4．桥台处路堤处理：为了加快地基固结，提高地基承载力，减轻路堤与桥台间沉降差，在桥台处的一定距离内采用砂桩，粉喷桩、旋喷桩等加固地基。

5．涵洞和通道可采用钢筋砼箱形整体式结构，并同时扩大基础，它施工简便造价比桩基础可省些。

6．真空预压：这个方法，主要用于桥头路堤，在工期紧迫，为了争取时间时不失为一种应急对策。因为它可使软土路堤迅速沉降，且提高地基承载力，效果较佳，但由于造价较高，且在北方冰冻季节使用受限，所以采用时，要权衡这些边界条件。

五、结语

软土地基具有极大的危害性，如果不处理或处理不当，就会造成地基失稳，使构造物沉降过大或不均匀沉降，对构造物造成不同程度的破坏。如何比选地基有效的处治方法，采用合理的地基施工方案要依据各施工项目的具体要求及本工程所处地理结构来具体分析，科学经济试行，从而总结出最适用的软基处治。