淺析高等級公路軟土地基的處理方法及施工措施

徐春清

【摘要】隨著我國經濟的迅速發展，公路的建設質量也有所提高。但在工程實踐中，由于導致公路路面不平整因素較多，在長三角地帶影響最大的又是軟土路基，因此，我們必須要對軟土地基進行處理，確保高等級公路的建設質量。

【關鍵詞】軟土地基；處理方法；施工措施

中圖分類號： TU74 文獻標識碼： A

一、軟土地基的概念：

軟土地基是指內聚力小，抗剪強度低，孔隙比大，壓縮性高的淤泥、淤泥質土及其它高壓縮性土。軟基具有強度低，壓縮性大、透水性小等特點。軟土地基的強度、變形隨時間的變化而變化，其變化規律與土的類別、性質、邊界排水條件、受荷載形式、時間等諸多因素有關，要了解軟土地基的強度、變形規律就必須了解以上因素。因此修建在軟土路基上的公路、橋梁等工程必須重視實地調查研究，提出切實可行的技術措施及適宜的處理方法。

二、軟土路基的特征

從廣義上說，軟土是指強度低、壓縮性高的軟弱土層，可將其分為軟粘性土、淤泥質土、淤泥、泥炭質土及泥炭5種類型，習慣上將前3種總稱為軟土。軟土在我國濱海平原、河口三角洲、湖盆地周圍及山澗谷地均有廣泛分布。其主要工程特性為：天然含水量高、孔隙比大、透水性差、壓縮性高、靈敏度高、抗剪強度低、流變性顯著。

軟土路基問題及其危害概括起來主要有如下兩個方面：(1)強度及穩定問題。當軟土路基的抗剪強度不足以承受路堤及路面外荷載時，軟土路基會產生局部或整體剪切破壞，造成路堤塌方、失穩及橋臺破壞。(2)沉降變形問題。當軟土路基在上部荷載及外部荷載作用下產生過太的沉降變形時，會影響道路的正常使用。特別是產生過大的不均勻沉降時，會造成路面開裂破壞，結構物與路堤銜接處差異沉降，引起橋頭跳車，涵身、通道凹陷，沉降縫拉寬而漏水；路面橫坡變緩、積水，從而引起路面損壞等。

三、軟土地區對路基的基本要求

1、路基的穩定性

在天然的軟土路基上修筑路堤，當路堤填筑高度超過極限高度時，則必須對路堤或路基采取加固措施，才能保證路堤的安全填筑和安全使用。

2、路基的沉降

軟土地基的路堤，即使滿足穩定性要求，不發生滑塌，但施工過程中以及填筑完成后，由于軟土壓縮性大，軟土地基在路堤自重的作用下也會產生沉降，這種沉降在相當長的時間內持續，對路面的縱橫斷面產生影響，難以保證其平整性，引起路面結構的破壞。

四、軟土地區路基處理施工

軟土地區路基處理施工，需要解決的問題是可能出現的路基盆型沉降、失穩和路、橋沉降差過大。

1、原地面處理

軟土地基應根據軟土的物理力學性質、埋層深度、路堤高度、材料場地條件、公路等級等因素分別采取置表層處理法、換填法、反壓護道法、排水固結法及復合地基法等措施進行處理。如各項處理措施配合使用，其效果會更好。

2、路堤填筑

2.1、路堤填筑前，應排除地表水，保持路基干燥，煙水部分填土應由路中心向兩側填筑，高出水面后，按要求分層填筑并壓實。

2.2、在路、橋銜接部位，路基與錐坡填土應同步填筑。碾壓不易到位的邊角處應用小型夯實機械按要求夯實密實。填料宜采用滲水性土，分層碾壓厚度應控制在15cm左右。

2.3、軟土地段路基應提前安排施工。路堤完成后應留有沉降期，如設計為規定，則不應少于6個月，沉降期內不應在路提上進行任何后續施工。修筑路面結構之前，路基沉降應基本趨于穩定，路基固結度應達到設計規定值。

3、路堤的加固處理方法

當路堤不能滿足設計要求時，必須對軟土地基進行加固處理。地基加固處理方法很多，歸納起來有5大類，即置換、排水固結、振動擠密、膠結和加筋（勁），細分起來約有70余種。在公路工程中經過多年的優選和實踐，除在一些實驗工程中選用新方法，較多的工程則選用常規的、傳統的方法，即置換、固結排水和振動擠密等法。其特點是技術可靠、經濟適用、施工容易、效果明顯且不受時空限制，固得到推廣應用。

3.1表層處理法

3.1.1、表層排水法。表層排水法是在路基填筑前，在地面開挖排水溝，以排除地表水，同時降低地基表層的含水量，確保施工機械的作業條件。為了使開挖水溝在施工中發揮盲溝的作用，常用透水性良好的砂礫回填。水溝布設應考慮地形和土質情況，保證排水通暢。水溝斷面尺寸一般為寬0.5m，深0.5~1.0m。

3.1.2、砂墊層法。砂墊層法是在軟土地基頂面鋪設0.6~1.0m的砂墊層作為軟土層固結所需的上部排水層，以加速沉降的發展，縮短固結的過程。一般用于軟土距地面不深且厚度薄時，不必采用深層處理或僅用堆載加壓即能使其達到沉降穩定。砂墊層的作用，為了加固地基和增強排水。砂墊層可作為路堤內的地下排水層，以降低堤內水位，改善施工時重機械的作業環境。砂墊層質量很重要，它取決于砂礫大小和含泥量多少，一般以中砂及粗砂為宜，要求級配良好，顆粒不均勻系數不大于5，且含量不宜超過3%~5%，同時又應注意其厚度和設定位置。目前厚度多控制在50~80cm，改變了過去30cm的做法。其原因是路堤原地面施工前雖平整，但不一定理想，如出現的做法凹凸不平，其厚度不盡人意，為保證安全，應適當增加厚度。同時最近有的路段地基濕軟，現在原地面上鋪一層山皮土，輕輕壓后再在上面鋪砂墊層，可充分發揮砂墊層的作用。

3.1.3、穩固劑表層處理法。穩固劑表層處理法是用生石灰、熟石灰、水泥及土壤離子穩定劑等穩定材料，摻入軟弱的表層地基中，改善地基的壓縮性和強度特征，保證機械作業條件，提高路堤填土的穩定及壓實效果。軟土地基表層處置的施工工藝與穩定土類路面基層的施工工藝基本相同。軟土地基表層處理厚度應根據軟土的物理力學性質而定，一般為0.3~0.6m為宜，過薄則效果差，過厚則不經濟。表層處理的兩個關鍵環節是壓實與養生，用水泥、熟石灰或離子穩固劑處置土最后一次拌合后應立即壓實；生石灰穩定土，必須在拌合時初碾壓，生石灰消解結束后再次碾壓，若壓實后能獲得足夠的強度，可不必進行專門的養生，但由于土質與施工條件不同，處置土強度增長不均衡，則應做好7d時間的養生。

3.2換填法

還填法是將路基范圍內的軟土挖除，用穩定性好的土石回填。當軟土距地面近，厚度較薄，甚至地面上有魚塘或稻田，往往表面有腐泥，可直接將這些腐泥、軟土挖除，還填以優質砂礫或適宜選料，以徹底消除隱患。對于清除表層腐泥時，可采取高壓水泵直接將泥漿抽調，當地面晾曬干后，再鋪筑路基土。換填法按排淤方式可分為開挖換填法、拋石擠淤法和爆破排淤法3種。

3.2.1、開挖換填。開挖換填在一定范圍內，把影響路基穩定性的軟土用人工或機械挖除，用無侵蝕作用的低壓縮性散體材料置換，并分層夯實。按軟土的分布形態和開挖部位，有全面開挖開挖換填和局部開挖換填。開挖換填的高度一般在2m以內。開挖的邊坡應根據深度與土的抗剪強度確定，一般為1：1左右。開挖換填所用填料一般有灰土、砂卵石、碎石及工業廢渣。

（1）換填石灰土。換填石灰土一般用于不滲水路基，土料就地取用粘性土打碎過篩，其粒徑不大于15mm，石灰用塊灰，在使用前2d~3d澆水粉化，其粒徑不大于5mm；灰、土體積配合比為2：8或3：7，拌合時根據氣候和土的濕度適度適量澆水，拌好的灰土顏色均勻一致，含水量以用手緊握灰土成團，用手指輕捏即碎為宜。鋪設前，應將基底碾壓數遍，鋪土應分段分層碾壓夯實。鋪上的灰土當日應碾壓夯實，換填完畢，不能暴露過久，應連續進行換填施工。

（2）換填砂、卵石。換填砂、卵石所用的材料宜為級配良好、質地堅硬的中粗砂和卵石、碎石，不含草根雜物，含泥量不超過3%，石子粒徑最大不易超過5cm。人工級配的砂石，應將砂石拌合均勻然后再鋪填壓實。換填每層松鋪厚度為15~20cm，施工時最佳含水量為8%~12%。

（3）換填碎石、工業廢渣。換填碎石或工業廢渣是目前應用較多的一種地基加固方法。實踐證明，碎石和工業廢渣有足夠強度，變形模量大，穩定性好，地基固結快，處理后的路基沉降能達到穩定要求，一般要求碎石、廢渣粒徑為5~60mm，級配良好，含泥量不大于5%。

3.2.2、拋石擠淤。拋石擠淤是在路基底部拋設一定數量的毛石，將淤泥擠出基底范圍，一提高地基的強度。這種方法施工簡單、迅速、方便。主要適用于常年積水的洼地，排水困難，泥炭呈流動狀態，厚度較薄，表層無硬殼，毛石能沉達底部的泥沼或厚度為3~4m的軟土。拋投片石的大小，隨泥炭或淤泥的稠度而定，對于容易流動的泥炭或淤泥，毛石可小些，但一般不小于30cm，拋投的順序，應先從路堤中部開始，中部向前突進后再漸次向兩側擴展，以使淤泥向兩側擠出。當軟土或泥沼底部有較大的橫坡時，拋石應從高的一側向低的一側擴展，并在低的一側多拋一些毛石。毛石拋出水面后，應用重型壓路機碾壓密實，并在其上鋪上反濾層，再行填土。

4、排水固結法

排水固結法是在天然軟土地基表層設置砂墊層等水平向排水體，在地基中設置沙井等豎向排水體，然后加載預壓，使土體的空隙排水，逐漸固結，地基發生沉降，同時強度逐步提高。排水固結法具有節省土方、少占農田、經濟有效等特點，可用于加固較軟地基，特別適用于路堤高度大于極限高度或農田地段和填料來源困難的情況。在天然土層的水平排水性能較差垂直向較好，或軟土存在有連續薄沙層時，采用此法較好。

5、復合地基法

5.1、粉噴樁、旋噴樁。它是用水泥作為固化劑，通過深層攪拌機械，在地下深層將水泥漿液或粉體經攪拌后通過化學和物理作用形成的樁體。并與樁周的加強土體形成復核地基，以增加地基承載力、壓縮模量和抗剪力，可承擔外部較大的何在。他們具有施工速度快、加固深度大、效果好、對周圍環境污染小等特點，目前較多用于公路結構物及結構物與路堤過度地段地基處理施工，尤其是工期緊迫，要求限期通車的地段。粉噴樁和旋噴樁其作用相同，但也有不同之處，如粉噴樁是用于粉與軟土攪拌成樁，其深度一般在15~20m，樁徑一般在50~60cm，水泥用量摻入比為15%~20%，但最佳摻入比應根據室內實驗確定。旋噴樁是用高壓旋噴水泥漿液與軟土拌合成為樁體，旋噴樁直徑可噴射成40~200cm的樁柱體，長度也可深些。

5.2、碎石樁。它是利用振沖器，在高壓水流下邊邊沖邊振在軟土中成孔，并分段在孔內充填碎石形成碎石樁柱體，與擠密地基形成復合地基。通過以往在公路路基處理中使用取得的良好效果，但使用尚不廣泛。

復合地基法比之前幾種方法施工時間更快，效果更好，但由于動用機械多，使用材料貴，相應造價也高。故只要時間允許的情況下，盡量以時間換金錢，少用復合地基。為了保證樁基質量，在施工前應做好地質勘探并取出土地土樣，做室內最佳配合比實驗，以確定合理固化劑摻入量。在施工時要保證樁基位置、數量、長度及材料質量和用量、攪拌次數和沖振情況，同時還要做取芯檢查或其他測試的手段如觸探、荷載實驗以了解其加固效果。

軟基加固處理除以上方法外還要擠密法、化學加固法、動力固結法等。

結語

縱觀多年來對對高等級公路軟基處理的施工，圍繞解決路基沉降及路橋連接處跳車現象，先后嘗試運用了多種方法，從單一的地基處理技術走向因地制宜，各種方法綜合使用。但地基處理不可能完全消除工后沉降，路堤高度是影響工后沉降的重要因素，地基條件是影響地基處理效果的主要因素。因此，還需要我們在以后的路基處理施工實踐中繼續總結經驗，以探求更好，更先進的軟基處理方法。

參考文獻

［1］陳加富.連鹽高速公路軟基處治技術探討[J].山西建筑，2007.

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