排水加固软土路基的处理方法对比分析

摘 要：排水加固处理软土路基是常用的方法，能够有效的增大路基的承载力。文章针对排水法对软土路基进行加固的机理进行阐明分析，另外对排水加固常用的两种方法堆载和真空预压处理技术的机理以及两者之间的不同点进行对比分析。

关键词：排水加固；软土路基；堆载预压；真空预压

随着我国经济的增长，我国的公路行业得到了迅速的发展，其中我国的高速公路已经达到9.6万公里，位于世界之首。然而，在道路的发展过程中会遇到很多困难，我国大面积的软基处理成为重要的难点和重点困难之一。特别是在我国沿海地区，存在着大量的软土地区，那么在该地区上修建道路必然要对软基进行处理才能保证道路的正常使用。软土是一种特殊的土体，其本身的空隙比很大，体内存在大量的水分，在荷载的作用下会产生大量的沉降。因此，对软土加固是保证道路使用效果的前提条件。

1 排水加固处理路基

排水固结法是在天然路基的基础上设置向排水体系，一般竖向体系用砂井等代替，接着利用路基自身的重量加载，并且分级逐渐施加；或者是路基在处理前，先进行现场预压，使土体中的水分从空隙中排出，然后逐渐密实，路基发生沉降现象，同时路基的强度逐步提高的方法。在解决粘土路基的沉降和稳定性方面，利用该方法，在加载预压期间可使路基的沉降基本完成，致使路基在使用过程中不会发生较大沉降影响稳定性。另外，在预压的过程中可以提高路基的抗剪强度，从而提高路基的承载力和稳定性，而排水加固的方法主要有堆在预压和真空预压两种常用方法。图1是排水加固路基的效果分析图。

图1 排水加固路基示意图

上图可以分析，在软土路基中设置沙井作为竖向排水体，路基上面设置一层砂垫层作为水平排水体系，在上面加载，在此过程中，由于荷载的挤压，软土路基中的水就会排出到竖向沙井中，此时路基的空隙率降低，随着沙井中的水分增加，最终排到砂垫层中，通过横向排出路基范围，实现路基的加固。

2 堆载预压加固

堆载预压是指在饱和软土路基上施加荷载后，孔隙水被缓慢排出，孔隙体积随之逐渐减少，地基发生固结变形。同时随着超静水压力逐渐消散，有效应力逐渐提高，路基土强度就逐渐增长，并减小路基荷载施加后的沉降变形。地基土层的排水固结效果与它的排水边界有关，为了加速固结，最为有效的方法是在天然土层中增加排水途径，缩短排水距离，在天然地基中设置竖向排水体。这时土层中的孔隙水主要通过砂井和部分从竖向排出。所以砂井的作用就是增加排水条件，提高固结速度，缩短预压时间。

3 真空预压加固

真空预压法是在需要加固的软土地基表面先铺设砂垫层，然后埋设垂直排水管道，再用不透气的封闭膜使其与大气隔绝，薄膜四周埋入土中，通过砂垫层内埋设的吸水管道，用真空装置进行抽气，形成一定的真空度，当抽真空时，先后在地表砂垫层及竖向排水通道内逐步形成负压，使土体内部与排水通道、垫层之间形成压差。在压力差存在的条件下，土体中的水分从空隙中排出，土体密实从而使土体加固，从而路基的有效应力也随之增加（如图2所示）。

图2 真空预压示意图

4 对比分析

对比堆载预压和真空预压两种常见的排水加固路基的方法，各有各的特点，存在不同之处和相同之处，总结归纳如表1。

表1 堆载预压与真空预压对比

项目 堆载预压 真空预压

加载方式 堆重（土，水，油） 负压（真空泵，真空管，密封膜）

地基土中总应力 增加 不变

排水系统中水压力 静水压力 负压

土中水压力 大于静水压力（“挤水”） 小于静水压力（“吸水”）

地基土水流特征 加固区中水向四周流动 四周土中水向加固区流动

加载速率 需控制，地基有可能稳。 不需要控制，地基不可能失稳。

由上表可以看出，从加载方式、地基总应力、土中水压力以及加载速率等几个方面进行对比分析，从施工难度方面分析，堆载预压施工简单，优于真空预压；但是堆载预压法的加载速率需要严格控制，处理不当，路基有失稳现象发生，而真空预压方法不需要控制，并且加固效果优于堆载预压处理技术。

5 结语

在软基处理过的问题中，不同加固方法有着不同的特点，其中技术难度和加固周期都是重点考虑的对象，在施工过程中选取那种方法加固软土路基，应根据实际条件选择合适有效的处理方法，保证路基的使用效果。

参考文献

[1] 阎滨.动力排水加固法在软基处理中的试验研究[J].山西建筑， 2006，32（4）：134-136.

[2] 苟建军.袋装砂井堆载预压排水固结法在软土地基中的应用[J].广东交通职业技术学院学报，2005，4（1）：1-4.

[3] 程杰恒，张航.真空预压法加固软基几个问题的探讨[J].工程质量A版，2009，27（3）：55-59.