公路施工中软土地基的处理与加固

摘要：

在公路工程施工过程中，软土地基处理加固是路基稳定性的必要前提，如何处理好软土地基成为保证路基工程质量的关键，并在很大程度上控制着整个工程的投资成本。本文着重介绍软土地基处理加固的新技术静动力排水固结法，并提倡将其运用在实际的公路施工建设中。

关键词：软土地基处理 静动力 排水固结

中图分类号： TU471.8 文献标识码： A 文章编号：

引言:

在桥梁、路基工程建设中，不可避免的会遇到地质条件不好的软弱地基，这种地基不能满足结构物的要求，需要人工处理和加固，再修建基础。静动力排水固结法是近些年来发展起来的一种软土地基处理新技术，它具有处理效果好、造价低、施工工期短的显著优点，尤其对淤泥和淤泥质土的处理，优势非常明显。

近些年人们结合软土的工程性质，在保留动力固结法优点的同时，着重于改进传统的强夯法（动力固结法）和静力排水固结法。它利用强夯法（动力固结法）的夯击器具与排水固结法中的排水系统进行对软粘土地基处理，该法就称之为静动力排水固结法。

静动力排水固结法工期短、造价低，不但弥补了传统单纯的强夯法不适合处理饱和软粘土地基的不足，克服了不能有效排除软土中的超静空隙水压力的缺点；而且与静力排水固结法相比大大简化了复杂的加压系统，缩短了工期，有效提高了地基承载力，节省工程投资。

一、静动力排水固结法原理 :

1、静动力排水固结法的基本思想：通过设置水平排水体系和竖向排水体系，改善地基土的排水条件；土层在适量的静力、变化的动力荷载及其持续的后效力的超载作用下，形成了孔隙水高压力梯度，在人工排水体系及动载下产生的裂纹排水系统下。多次发生孔隙水压力的升降，孔隙水不断排出，孔隙体积减小，有效应力增加。土的强度就不断增加，空隙比也不断减小，土体预先发生部分沉降，这样工后沉降大大降低，地基土成为超固结土，从而达到了软地基加固的目的。

2、静动力排水固结法原理的特点：

（1）夯击前，保证软土顶面有一定厚度的预压层，处理的土层利用适量的静力荷载、冲击荷载及其持续的后效力作为加载系统。

（2）设置与加载系统相适应的排水系统，保证软土层在复合力作用下产生的超静空隙水压力能迅速消散，使土体固结。这是软土强度提高的一个基本条件。

（3）保证冲击荷载作用下不对软土结构造成破坏。软土结构遭受破坏后，其渗透性大幅度降低，超孔隙水在停夯后很难快速排出，极有可能形成“橡皮土”导致工程失败。

（4）需要进行施工质量的过程控制、处理平面或空间内的点控制。

还需要指出的是，在一些人看来，静动力排水固结发似乎是强夯法和静力排水固结法的结合，但无论从加固原理还是从工艺流程来说都有很大的不同。静动力排水固结法在公路工程设计与施工中，尽可能避免使用“强夯”。而是采用“夯击”来代替，以免产生不良后果。

该法处理后的地基是一均匀地基，地基承载力可大大提高以满足道路建设的承载力与变形要求，有效防止地基工后沉降及不均匀沉降造成的各种危害并充分发挥地基土的自身的作用。如：①消除及减少不均匀沉降造成的附加应力及可能产生的裂纹；②防止承重结构物附近地坪、道路开裂及局部下陷；③消除松软地基对各类桩如桩基础的负摩阻效应，特别是对于填土厚度、淤泥厚度变化交大的情况。

二、静动力排水固结法加固机理：

静动力排水固结法虽然在实践中得到了广泛应用，但目前还没有形成一致的认识，下面从四个方面对静动力排水固结法机理问题进行讨论：

1、能量转换：夯锤冲击瞬间，冲击荷载一般为是夯锤重量的十几倍至几百倍，夯击能量一部分消耗在地表面向四周辐射传播；另一部分消耗在夯锤气垫作用和土体摩擦过程中；余下部分以瞬间冲击力形式夯坑底面往深部传播。冲击完后，冲击能量以动力残余力的形式储存在土层中。

2、部分水性发生变化：强大瞬间冲击力的剪切波作用使土体弱结合水甚至部分强结合水变成自由水，并激发超静孔隙水压力；夯击完后，在土体中保持着残余应力。随着夯击次数的增加，残余应力不断增大，影响深度与范围增加，土骨架压缩，由于软黏土的渗透性低，孔隙水无法在短时间内排出。

3、土体排水固结 ：静动力排水固结形成了有利的排水压力条件与边界条件，主要表现为：①静力荷载、冲击荷载及其持续的后效力产生的高应力造成土体孔隙水压力梯度大，形成了有利的压力条件。②土体在强大的夯击能作用下，土中出现了很大的应力和冲击波，致使地表面形成了竖向裂隙，并在地基土内部出现定向裂纹，形成了排水网络，土的渗透系数增加，大大改善了土体的排水边界条件。③通过设置人工材料组成的有利的快速排水体系排水。

4、固化：当孔隙水压力消散后，达到小于土颗粒间的横向压力时，地基土内部裂隙闭合，土体的有效应力增加，土体的抗剪强度提高。工后沉降降低，地基土成为超固结，从而达到了加固的目的。

结语：

静动力排水固结法自产生之后便具有了强大的生命力和广泛的适用性，使其地基处理范围进一步扩大。科学地运用这一方法，可以在较短时间内从根本上改善地基土的物理力学性质。然而，由于软黏土工程性质复杂，加之这项技术应用时间并不长，对其设计及施工仍停留在经验积累阶段。相信随着理论研究的发展和实践经验的积累，静动力排水固结法必将在软土地基处理工程中取得更好的效果。

参考文献

1、《公路路基施工技术规范》（JTG F10-2006）

2、《公路桥涵施工技术规范》（JTG/TF50-2011）

3、《公路工程质量检验评定标准》（JTG F80-2004）