浅谈公路软土地基的处理技术要点

摘要：随着交通运输业的快速发展，公路建设工程也随之增多，公路工程的施工过程中不可避免的会出现公路路基穿过软土层的现象发生。由于软土具有天然含水量高，孔隙比大，强度低等特征，它的存在不仅对公路大中型构造物的安全具有危害，还会引起路堤的失稳和不均匀沉降，导致路面开裂、桥头跳车，影响公路的正常使用和运行。由此可见软土地基的处理质量也是保证公路建成通车之后的安全、高效运营的重要保证。因此选择合理的软土地基处理技术，不仅能够有效的加快软土地基的处理速度，同时还能更好节省工程成本、增加经济效益和社会效益。下面就通过具体的实例，对公路软土地基的处理技术的选择和技术要点进行分析探讨。

关键词：公路工程；软土地基；处理技术；技术要点

中图分类号：TU471.8 文献标识码：A

一、软土地区对路基的基本要求

由于我国幅员辽阔，不同地区的工程地质条件均有较大的差异，而软土在我国的分布较为广泛，其存在对公路工程的建设带来了不小的难题。因此在软土地基上建设公路路基时，应注意以下两点基本要求：

1、路基的稳定性

在天然的软土地基上建设公路路堤，当路堤的填筑高度超过极限高度（极限高度的大小取决于地基的特性及填料的性质，通常取为3~5m）时，此时必须对路堤或者路基采取加固处理措施，才能保证路堤的安全填筑及其正常使用。

2、路基的沉降

软土地基的路堤，即使满足稳定性要求，不发生滑塌，但施工过程中以至填筑完成后，由于软土压缩性大，软土地基在路堤自重作用下也会发生沉降，这种沉降将在相当长的时间内持续，大大超过一般路堤的沉降量。即使路面施工完成后，还可能继续产生沉降，对路面的纵、横断面造成影响，难于保证其平整性，引起路面结构的破坏。

二、软土路基处理技术要点

（一）工程概况

科伦坡～卡屯纳亚科高速公路项目大部分路段为软土地基，地基属于泥沼和湖相沉积，其中前8.0 km软弱土层比较集中，地质条件相对较差。沿线软弱土概况详见表一。

沿线软弱土概况一览表（表一）

注：压缩系数：e－p曲线中压力由pi＝100kPa增加到pi＝200kPa时割线斜率，它是判别土的压缩性指标，压缩系数越大，表明在同一压力变化范围内土的孔隙比减小得越多，则土的压缩性越高。

（二）公路软土地基处理技术要点

公路软土地基的处理原则是奔着因地制宜、基地取材、经济合理的原则，先地上后地下，不同地段，不同地址条件分别考虑。道路软土地基的处理尽量在公路建设的早期进行，这样能保证有充分的时间间隔使得软土地基达到沉降稳定后方可实施的填土施工。下面就对本工程中不同情况下软土地基的处理技术要点，并逐一进行分析。

1、软土地基的处置方案和范围

1.1一般路基的处置方案和处置范围

1.1.1等载预压：软土路基满足稳定性要求，6个月预路压期内工后沉降可满足要求时，采用等载预压方案；

1.1.2超载预压：当路基满足稳定性要求，预压期内工后沉降不满足要求，实施排水处理有困难的路段，设计了超载预压方案，超载25kPa，超载预压共有19段，其中3段位于泻湖区海水中，剩余段落位于已填筑的路基段。

1.1.3塑料排水板：用于路基满足稳定要求，预压期内沉降不能完成的路段，采用等载预压。

1.1.4预制方桩、砂桩和碎石桩：当路基稳定性不满足时，按以下基本原则进行：

（1）预制方桩：主要用软土较厚,力学指标差，填土较高的桥头路基等路段，一般静力触探锥尖阻力qc小于0.25MPa；

（2）碎石桩：主要用于地质情况稍好的路段，一般静力触探锥尖阻力0.25MPa≤qc≤0.35MPa；

（3）砂桩：主要用于地质情况较好的路段，一般静力触探锥尖阻力qc≥0.35MPa；

1.2构造物两侧路基的处置方案

根据地质资料及计算结果以及工期要求等因素，分析采用砂桩、碎石桩及预制方桩方案。

纵向处治范围

桥台：一般台后处理长度为50m。通道、涵洞即箱型构造物，一般在构造两侧各15m。结合地质资料，并考虑到施工，部分路段将临近的箱型构造物一同考虑。

2、处理技术要点

2.1塑料排水板

该技术一般是在工后沉降不能满足要求的一般路段设计采用的处理方案，其间距一般为1.3~1.5m板长（由沉降计算结果确定）。塑料排水板处理段采用等载预压，预压期为6个月。塑料排水板在平面上呈正三角形布置，布置的范围至路基坡脚外或者锥坡坡脚外。在软土层内插入塑料排水板，其主要目的是人为地在土层内造成渗水通道，增加排水途径，缩短排水距离，从而在路基填土的自重负荷作用下加快排水固结，提高软土地基强度以及承载能力。但是塑料排水板也有不足之处，如破坏硬壳层，增加软土的沉降量，土体扰动使原装结构破坏等。对于地势较低的路段，塑料排水板插入后形成无数的排水通道，当地下水受到江河等水位影响时，可能会侵入路基。因此，该项目中应对软土层厚度较少，且软土中不含夹砂层的路段采用塑料排水板。

塑料排水板施工工艺如下：

（1）移动插扳机就位，调正套管垂直度，对准桩位。在空心套管中插入塑料排水板并引至套管下部，将塑料排水板穿入锚靴，再将塑料排水板回插入套管扁咀中，长约12～15cm拉紧塑料排水板，使锚靴紧贴套管下端，以免套管在下沉过程中挤进泥砂。

（2）以振动加压的方式将套管沉入土层，至设计要求深度。

（3）拔出空心套管，由于土对锚靴及塑料排水板的粘接力而使得锚靴及塑料排水板留在土中。

（4）留出塑料排水板埋入砂砾垫层的长度（约20 cm），将塑料排水板剪断，移动导管至下一桩位，继续施工。

2.2等（超）载预压法

等（超）载预压法是利用路基荷载对软土地基施加应力使之不断的沉降并且逐渐趋于稳定。这种方法是软土地基处理中最为经济的方法，其优点是加固效果明显、能有效减少工后沉降量、固结排水条件较好，因此只有有一定的预压期，就可以达到排水固结的目的，能节省大量的工程处置费用。

由于本项目中主线共有19段超载预压段，预压时间相对较长，因此，应该首先安排施工，给以后采取其它措施留足时间。

2.3砂桩、碎石桩

挤密砂桩（碎石桩）的设计考虑了路堤荷载的大小、桩的承载力、桩体应力分担比、可液化土层的层位及施工工艺等。本项目中的砂桩设计桩径0.5m，碎石桩设计桩径0.8m，桩间距1.3～1.5 m，桩长由沉降及稳定计算的结果确定，原则上全部穿透软土层，并打入持力层≥0.5m，在平面上根据需要呈三角形布置（布置区域边线于构造物基础轮廓线平行）。布置范围至路基坡脚外或锥坡坡脚外。

2.3.1挤密砂桩的施工要点以及注意事项

施工程序（以振动挤密砂桩为例）：

机具定位桩管沉入加料桩管下压振动挤密拔管机具定位

施工要点 ：

（1）桩位放样：先用全站仪放出路基两侧纵向控制桩，再根据桩位布置图用钢尺逐桩放出桩位，并用小木桩定出每个砂桩位置。放样后全面核对桩的位置、数量及布桩形式，确保桩位准确。在砂桩施工前将其拔掉并收集起来，不得随意丢弃。

（2）桩机就位：首先检查桩机的平整度和桩管的垂直度，检查时采用全站仪按水平、垂直两个方向进行检查、调整，保证桩身的垂直度满足验标要求。进行桩位检查时，桩管横向、纵向移动，使桩尖与桩位对中，桩位偏差满足验标要求。

（3）启动桩锤电机振动桩锤，使桩管下沉：桩管下沉入土后，严格控制沉入深度，确保达到设计桩长。桩管下沉过程中，应沿导向架，并始终保持同导杆平行，如发生桩管偏斜须及时扶正桩管。

（4）灌砂：桩管插入到设计标高时，开始上料，上料时控制灌砂量，按照设计砂量的1.1～1.2倍进行灌入，若桩管中一次装不下所要灌入的全部砂量，可以在振动挤密过程中补足。向管内填砂的同时，向管内通水或压缩空气，利于砂排出桩外，若排砂不畅通时，可适当加大风压，但当拨管快拨出地面时，减少风压，防止砂料外飘。

（5）拨管、桩管下沉：第一次把桩管提升80—100cm，提升时桩尖自动打开，桩管内砂料流入孔内。桩管按规定速度降落桩管，振动挤压15～20s（观察料斗中砂料变化，如砂料不减少，说明桩尖没有打开，要继续提升桩管，直到桩尖打开为止）。

（6）沉桩过程中的振动挤密：每次提升桩管50cm，挤压时间为桩管难以下沉为宜，如此反复升降压拨桩管，直至所灌砂将地基挤密。

（7）完成该桩灌砂量，桩管提至地面，桩管移到下一桩位。桩头部位1m深度以内要钎探密实。

（8）砂桩当实际灌砂量没有达到设计要求时，在原位将桩管打入，补充灌砂后复打一次，或在旁边补桩一根。

注意事项：

（1）砂桩用砂，采用渗水率较高的中粗砂，大于0.5mm的砂的含量宜大于50％，含泥量小于3％；

（2）地表下1～2米土层由于侧向约束软弱，不利成桩，应取超载投砂法，通过压挤提高表层砂的密实程度；

（3）桩体在施工过程中应确保连续，密实；在成桩困难时，可隔行施工，各行中也可间隔施工。

2.3.2挤密碎石桩施工要点及其注意事项

施工工艺：

整平原地面铺设砂垫层放样，机具定位桩管沉入加料压密拔管，机具定位

施工要点：

（1）平整场地，松软地段，可用钢板或垫木作为垫板。并清除地下障碍物，查明地下管线等原有设施。

（2）根据施工图纸做好现场定位、放样工作。

（3）桩机就位：在地面上确定好桩孔位置，垫好垫块，支好起吊架，使起吊架平稳坚固。校正桩管长度及投料为止，使之附和设计桩长，设置二次投料口，在桩位处铺设少量碎石。

（4）启动拔管，拔管前留振1分钟，以后边振动边拔管，拔管速度需要均匀且每拔管1m留振1分钟 ，根据单桩设计碎石用量确定第一次投料的成桩长度，进行数次反插直至桩管内碎石全部投出

（5）提升桩管，开启第二次投料口并停止振动，进行第二次投料直至灌满。然后启动拔管，边振动边上拔，并进行数次反插，至管内碎石全部投出，反插深度应小于桩管长度的一半 ，提升桩管高于地面，停止振动，进行孔口投料直至地表

（6）启动反插，并及时进行孔口补料至该桩碎石用量全部投完为止，孔口加压至前机架抬起，完成一根桩的施工。

注意事项：

（1）填料：应由未风化的干净砾石或机轧碎石，最大粒径10～15cm，且大于5 cm颗粒的含量不小于50％，含泥量不大于10％。

（2）提升和反插速度必须均匀。反插由深到浅，每根桩在保证桩长和碎石灌入量的前提下，总反插次数一般不得小于9次（Φ426）。

（3）碎石桩施工应进行成桩试验，以验证设计参数。

（4）严格控制水压，电流和振冲器在固定深度位置的留振时间。

（5）填料要分批加入，不宜一次加料过多，每一深度的桩体在未达到规定的密实电流时，应继续加料，继续振实，防止“断桩”和“颈缩桩”的发生。

（6）施工过程中应及时挖除桩管带出泥土，孔口泥土不得掉入孔内。

2.3.3预制方桩技术

本工程项目中预制方桩主要应用于软土较厚，力学指标差，填土较高的桥头路基等路段。其中预制方桩主要由桩基、桩尖和桩帽三部分组成，桩身和桩尖预先在工厂按一定的规格制备好，桩帽也配有钢筋，在工地现场用C30混凝土浇注。施工时，用打桩机在工地采用锤击的方法把桩压入地基。预制方桩具有较高的强度，它与桩帽和地基同构成复合地基，以提高地基的承载能力、降低沉降量，达到加固地基的目的。

桩的长度由沉降及稳定计算的结果确定，原则上全部穿透软土层，并打入持力层≥0.5m。预制方桩采用35cm×35cm，桩帽用C30混凝土浇筑，正方形桩帽尺寸采用130×130×35cm(150×150×35cm)。

结束语

结合上述软土地基的各种处理技术可以了解到，任何一种处理技术都有其适用的范围和特点。因此在针对具体的工程项目时，首先需要掌握工程地质条件、工程特点、施工工期，以及处理软土地基的能力和设备条件。并详细的了解各种处理技术的基本原理、适用范围与效果，最终根据其技术经济性进行比较。本着就地取材的原则，综合分析考虑选定软土地基的处理技术。

参考文献

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