浅述软土路基处理设计

中图分类号：U213.1 文献标识码：A 文章编号：

软土是在静水或缓慢的流水环境中沉积，经生物化学作用形成的饱和软弱淤泥、淤泥质粘性土、淤泥质粉土、泥炭、泥炭质土等，根据《软土地区工程地质勘察规范》的规定，一般把天然含量水量大于液限(即IL>1.0)，孔隙比e>1的粘性土称为软土，而《公路软土路基路堤设计与施工技术规范》中软土的判别标准为：天然含水量大于等等于35%或液限、天然孔隙比大于等于1.0、十字板剪切强度其工程性质主要表现为：孔隙比大、含水量高、压缩性高、强度低、变形量大、压缩稳定所需时间较长、侧向变形较大等。

软土地基路基常见工程问题

地基承载力和稳定性问题

在道路荷载作用下，地基承载力不能满足要求时，地基会产生局部或整体剪切破坏，影

响道路正常使用，引起道路破坏或边坡失稳。

二)沉降、水平位移和不均匀沉降问题

在道路荷载作用下，地基产生变形，当道路沉降、水平位移和不均匀沉降超过相应的允许值时，将会影响道路的正常使用，甚至可能引起破坏。道路沉降量较大时，不均匀沉降量也较大，相对而言，后者的危害性更大。

软土路基地基设计原则

路基在施工期间和完工后使用期间应该是稳定的，不因填筑荷载、施工机械和交通荷载

的作用而产生破坏，也不应给桥梁、涵洞、挡土墙等构筑物和交通设施带来过大的变形；为避免因路基沉降带来上述影响，施工时应首先考虑路堤填筑，在其充分沉降后再修建构筑物的施工方案，如需同时施工，则需设置达到持力层的基础，以防止过大的位移和沉降；为避免路面变形破坏，以及连接桥梁、涵洞等构筑物的路堤产生不均匀沉降，应严格控制工后沉降。为保证路基稳定或控制工后沉降，需采取相应的处理措施。在选择处理措施时应考虑地基条件、道路条件及施工条件，尤其要考虑处理措施的特点、对地基的适应性和效果，以确定符合要求的处理措施。当软土地基比较复杂，或工程规模较大以及沉降控制的精度要求较高时，应考虑在正式施工前铺设试验段，并对其稳定和沉降进行观测，以便根据观测结果选择适当的处理措施，或对原处理方案进行必要的修正。需要指出的是，经济合理的软土路基设计依赖于准确的软土路基勘察。

软土路基勘察

勘察要点：

A.根据《公路工程地质勘察规范 JTG C20-2011》，软土路基勘察应查明以下内容：

应查明软土成因类型、成层条件、分布规律、薄层理及夹砂特征，水平向及垂直向的均匀性、地表硬壳层的分布及厚度、地下硬土层或基岩的埋深与起伏情况，还应查明固结历史及应力水平、结构破坏对强度和变形的影；

微地貌形态、暗埋的坑、塘、沟分布及埋深，以及其填土性质；

开挖、回填、支护、工程降水、打桩、沉井等施工对软土的应力状态、强度和压缩性的影响；

4.软土的物理、力学、水理性质及地基承载力；

5.地下水的类型、埋深、水位变化情况、水质及腐蚀性；

6.对地震动峰值加速度大于等于0.1g的工区，软土产生震陷的可能性能；

7.当地既有建筑物软地地基处治措施和经验等。

B.软土地区的工程地质勘察应采用简易勘探、挖探、钻探、静力触探等手段进行综合勘察。勘探测试点的数量和布置应根据地层条件、软土发育特点及构造物的规模、类型确定。当软土层厚度较薄时，勘探深度应穿过软土层至下卧硬层内3～5m；软土层厚度较大时，勘探深度应不小于地基压缩层的计算深度或达到地基附加应力与地基土自重比为0.1～0.15时所对应的深度。

四、软土地基的路基极限填土高度

根据规范，软土地区的路堤高度宜控制在设计临界高度之内。所谓路基极限高度，是指在天然地基上不作任何处理，快速填筑一般断面的路基所容许的填筑的最大高度。目前软土路基极限填土高度最简单的确定方法是稳定性分析出发，假定内摩擦角为0，利用费伦纽斯公式计算，

H=5.52C/γ

式中：C为天然软土地基的快剪粘聚力（kpa），γ为路基填土容重(KN/m3)

软土路基设计的一般步骤

软土路基处理应围绕沉降和稳定两个基本点，分确定地基是否需要处理、选择处理方法和细部设计三个步骤。

根据调查资料，综合考虑承载力、沉降、稳定性、工程进度及费用方面因素，确定地基条件及处理指标和范围，并根据软件处理的方法及原理和相关经验，初步拟定几个处理方案，对各个方案的施工难易度、工期、经济性、方法可靠性及环境条件作出评价，择优选定处理方法，再作补充调查，进行细部设计。

软基处理方法分类及适用条件

软基处理的目的是利用置换、挤密、排水、胶结和加筋等方法，对地基进行加固，

以改善压缩层内一部分或全部地基土的强度、压缩性、渗透性、动力特性等。

根据地基处理加固原理，道路工程的地基处理一般分为置换、排水固结、灌入固化物、振密挤密、加筋共五类。

置换是用物理力学性质较好的岩土材料置换天然地基中部分或全部软弱土层，以形成双层地基或复合地基，达到提高承载力、减小工后沉降的目的。分换土垫层法、挤淤置换法、强夯置换法和石灰桩法。换土垫层法是将软弱土层开挖至一定深度，回填抗剪强度较高、压缩性较小的岩土材料，形成双层地基，垫层能有效扩散地基应力，可提高地基承载力、减小沉降，可适用各种软弱土地基；挤淤置换法是通过抛石或夯击回填碎石达到加固地基的目的，也可采用爆破挤淤置换；可适用于淤泥或淤泥质粘土；强夯置换法是利用边填碎石边强夯的方法在地基中形成碎石墩体，由碎石墩、墩间土及碎石垫层形成复合地基，适用于粉砂土和软粘土地基；石灰桩法是通过机械或人工成孔，在软弱地基中掺入生石灰或生石灰加其它掺和料，通过石灰的吸水膨胀、放热以及离子交换作用，改善桩与土的力学性质，形成石灰桩复合地基，适用于杂填土及软粘土地基。

排水固结是让饱和软弱土在外部荷载作用下排水固结，孔隙比减小、抗剪强度提高，以达到提高地基承地力、减小工后沉降的目的。分加载预压法、超载预压法、真空联合预压法和降低地下水位法。加载预压法是在地基中设置排水通道和竖向排水系统，以缩小土体固结排水距离，地基在填筑路堤作用下排水固结，地基承载力提高，沉降减小。超载预压法基本原理同加载预压法，不同之处是预压荷载大于设计使用荷载，超载预压法不仅可以减小工后固结沉降，还可消除部分工后次固结沉降，两种方法均适用于软粘土、杂填土和泥炭土；真空联合预压法是在软粘土中设置排水通道和竖向排水系统，在上面形成不透气层，通过长时间不间断抽水抽气，在地基中中形成负压区，从而使地基排水固结，达到提高地基承载力、减小沉降的目的。该方法常与堆载预压法联合使用，适用于软粘土地基。降低地下水位法是通过降低地下水位，改变地基土受力状态，使地基土排水固结，达到加固目的，适用于砂性土和透水性较好的软粘土地基。

灌入固化物是向土体灌入水泥、石灰或其他化学因化浆材，使其在地基中形成增强体，达到地基处理的目的。分深层搅拌法、高压喷射注浆法和挤密灌浆法3类。深层搅拌法是利用深层搅拌机将水泥或水泥粉和地基土原位搅拌形成圆柱状、格栅状或连续墙式的水泥土墙体，形成复合地基以提高地基承载力，减小沉降。高压喷射注浆是采用专用机械，在地基中通过高压喷射流冲切土体，用浆液置换部分土体，形成水泥增强体。以上两种方法均适用淤泥质土。挤密灌浆法在灌浆压力的作用下，向土层中压入浓浆液，在地基中形成浆泡，挤出周围土体。通过压密和置换改善地基性能，在灌浆过程中因浆液的挤出作用可产生辐射状上抬力，引起地面隆起。常用于可压缩性地基、排水条件较好地的粘性土地基。

振密挤密是指采用振密或挤密的方法使地基土体密实以达到提高地基承载力和减小沉降的目的。分强夯法和挤密砂石桩法。强夯法是采用质量10～40t的夯锤从高处自由落下，地基土体在强夯的冲击力和振动力作用下密实，可提高地基承载力、减小沉降。适用于碎石土、砂土、低饱和度的粉土和粘土以及杂填土和素填土地基。挤密砂石桩法是采用振动沉管法等在地基中设置碎石桩，在制桩过程中对周围土层产生挤密作用。使挤密的土体与密实的碎石桩形成复合地基，达到提高地基承载力、减小沉降的目的。适用于砂土地基、非饱和性粘土地基。

加筋是在地基中设置强度高、模量大的筋材，如土工格栅、土工织物等，以达到提高地基承力、减小沉降的目的。分加筋垫层法、低强度混凝土桩、钢筋混凝土桩、长短桩复合地基四类。加筋垫层法是在地基中铺设加筋材料形成加筋垫层，以增大压力扩散角、提高地基承载力，适用于各类软土地基。低强度混凝土桩是在地基中设置低强度混凝土桩，与桩间土形成复合地基，提高地基承载力、减小沉降。钢筋混凝土桩与低强度混凝土相类似，长短桩复合地基则是由长桩和短桩与桩间土体形成复合地基，提高地基承载力、减小沉降。长桩和短桩可采用同一类型，也可采用不同类型，通常长桩采用刚度较大的型桩，而短桩采用柔性桩或散体粒料桩，低强度混凝土桩、钢筋混凝土桩和长短桩复合地基均适用于各类深厚层软弱地基。

需要指出的是，以上各类软土路基的处理方法应综合考虑时间、经济等因素，因地制宜地选用，以达到工期、成本、价值的有机统一。