浅析公路软土地基处治技术及试验检测方法

摘要：通过分析软土的组成、性质及物理力学性能，根据不同地区、不同情况提出了高速公路中常见的几种软件处理技术，并根据规范要求阐述了软基处理所用材料的要求，同时也提出了软土地基的试验检测方法。

关键词：软土地基 试验检测

Abstract: By analyzing the composition, property and physical-mechanical properties of soft soil, the several common soft soil processing technologies are put forward for different regions and different situations. And in accordance with the specification, the requirements for the materials used for soft soil foundation processing are expounded, as well as the testing methods of soft soil foundation.

Key words: soft soil foundation; test

中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）

一、软土及物理力学性质

1.1 软土组成、性质

软土泛指淤泥及淤泥质土，主要是由天然含水量大、压缩性高、承载能力低的淤泥沉积物及少量腐殖质所组成的。软土主要由粘粒和粉粒等细小颗粒组成。淤泥的粘粒含量较高，一般达30％～60％。粘粒的粘土矿物成分以水云母和蒙德石为主，含大量的有机质。有机质含量最大达17％～25％。软土含大量的结合水，并由于存在一定强度的粒间连结而具有显著的结构性。由于软土的生成环境及粒度、矿物组成和结构特征，使软土在其自重作用下难于压密，不仅使之必然具有高孔隙性和高含水量，而且使淤泥一般呈欠压密状态，以致其孔隙比和天然含水量随埋藏深度很小变化，因而土质松软。淤泥质土一般则呈稍欠压密或正常压密状态，其强度有所增大。淤泥和淤泥质土一般呈软塑状态，但当其结构一经扰动破坏， 就会使其强度剧烈降低甚至呈流动状态。因此，淤泥和淤泥质土的稠度实际上通常处于潜流状态。

1.2 物理力学性质

1.2.1 高含水量和高孔隙性

软土的天然含水量一般为 50％～70％，最大甚至超过200％。液限一般为 40％～60％， 天然含水量随液限的增大成正比增加。 天然孔隙比在 1～2 之间，最大达 3～4。其饱和度一般大于95％，因而天然含水量与其天然孔隙比呈直线变化关系。软土的如此高含水量和高孔隙性特征是决定其压缩性和抗剪强度的重要因素。

1.2.2 渗透性弱

软土的渗透系数一般在 10-4～10-8cm/s 之间，而大部分滨海相和三角洲相软土地区， 由于该土层中夹有数量不等的薄层或极薄层粉、细砂、粉土等，故在水平方向的渗透性较垂直方向要大得多。

由于该类土渗透系数小、含水量大且饱和状态，这不但延缓其土体的固结过程，而且在加荷初期，常易出现较高的孔隙水压力，对地基强度有显著影响。

1.2.3 压缩性高

软土均属高压缩性土，其压缩系数a0.1～0.2 一般为0.7～1.5MPa-1,最大达 4.5MPa－1 （例如渤海海淤），它随着土的液限和天然含水量的增大而增高。由于土质本身的因素而言， 该类土在荷载作用下的变形大而不均匀；变形稳定历时长。

1.2.4 抗剪强度低

软土的抗剪强度小且与加荷速度及排水固结条件密切相关，不排水三轴快剪所得抗剪强度值很小，且与其侧压力大小无关。排水条件下的抗剪强度随固结程度的增加而增大。

二、软基处理材料质量要求

（1）砂砾料、砂及砂袋

用作垫层的砂砾料应具有良好的透水性，不含有机质、粘土块和其它有害物质。砂砾的最大粒径不得大于53mm，含泥量不得大于5％。

袋装砂井所用砂，应采用渗水率较高的中、粗砂、大于0.5mm的砂料含量应占总重量的 50％以上，含泥量应小于 3％，渗透系数应大于 5×10-2mm/s，砂袋采用聚丙烯、聚乙烯、聚酯等编制布制作，应具有足够的抗拉强度，使能够承受袋内砂自重及弯曲所产生的拉力，具有较好的抗老化性能和耐环境水腐蚀性能， 其抗渗系数应不小于所用砂的渗透系数。

（2）碎石及片石

碎石由岩石和砾石轧制而成，应洁净、干燥，并具有足够的强度和耐磨耗性，其颗粒形状应具有棱角，不得掺有软质石和其它杂质，粒径宜为20～50mm，含泥量不应大于10％。抛石挤淤应采用不易风化的片石，其尺寸应小于300mm。

（3）土工合成材料

土工合成材料的选用应符合《公路土工合成材料应用技术规范》的规定。应具有足够的抗拉强度，对土工织物，还应具有较高的刺破强度和握持强度等。土工合成材料试验项目和试验方法应符合《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》和《公路土工合成试验规程》的规定。

（4）塑料排水板

塑料排水板是由芯体和包围芯体的合成纤维透水膜构成的复合体，应具有较好的耐腐蚀性和足够的柔度，其性能指标应符合《塑料排水板施工规程》的规定。

（5）水泥及石灰

水泥各项性能指标应符合图纸要求，严禁使用过期、受潮、结块、变质的劣质水泥。所用水泥指标还应符合水泥相应标准的规定。

石灰应符合《公路路面基层施工技术规范》 表 4.2.2 所规定的Ⅲ级以上的要求。 按 《公路工程无机结合稳定材料试验规程》 规定的试验方法进行检验。

三、高速公路软基处理常用方法

3.1 浅层软基处理技术

浅层软基处理的方法主要有垫层法、换填法、排挤法、表层排水法、添加剂法等。

设置垫层时，可以根据具体情况采用不同的材料，常用的材料有砂或砂砾及灰土，也可用土工格栅、片石挤淤、砂砾垫层综合使用处理。

在高速公路施工中遇到含水量较高，软弱层较浅，且易于挖除不适宜材料时，一般采取挖除换填法，包括受压沉降较大，甚至出现变形的软基和泥沼地带。处理这种地基，开挖前要做好排水防护工作，将开挖出的不适宜材料运走或做处理，然后按要求分层回填，回填材料可视具体情况用砂、砂砾、灰土或其他适宜材料。

当高速公路经过水溏、鱼池和较深的流动性强的淤泥地段时，常遇到含水量高、淤泥压缩性大、淤泥质粘土软基以及水下软基等，对这类软基可采用排挤法来处理。排挤法又可分为两种：一种是抛石排挤，另一种是爆炸排挤。

对土质较好因含水量过大而导致的软土地基，在填土之前，地表面开挖沟槽， 排除地表水， 同时降低地基表层部分的含水率，以保障施工机械通行。为了发挥开挖出的沟槽在施工中达到盲沟的效果， 应回填透水性好的砂砾或碎石。

对于表层为粘性土时，在表层粘性土内掺人添加剂，改善地基的压缩性能和强度特性， 以保施工机械的行驶。同时也可达到提高填土稳定及固结的效果。添加材料通常使用的是生石灰、熟石灰和水泥。石灰类添加材料通过现场拌和或厂拌，除了降低土壤含水量、产生团粒效果外，对被固结的土随着时间的推移会发生化学性固结，使粘土成分发生质的变化， 从而促进土体稳定。