1、濕軟地基的分類及處理方法摘要濕軟基地是道路建設(shè)中的重要課題，做好濕軟地基處理直接關(guān)系到道路的質(zhì)量，交通的安全，國(guó)家的利益。本文就道理建設(shè)中常見(jiàn)的一些濕軟地基處理方法進(jìn)行了若干探討。關(guān)鍵詞濕軟地基軟基處理路基夯實(shí)引言軟土對(duì)公路的危害，引起我國(guó)公路方面各部門的重視，科研、設(shè)計(jì)、施工等單位全力以赴，協(xié)同作戰(zhàn)，經(jīng)過(guò)多年努力，已摸索了不少對(duì)策，并取得了可喜的成績(jī)?？蒲胁块T成立了專門機(jī)構(gòu)組織機(jī)關(guān)。交通部下屬科研院，為了承擔(dān)軟土科研及試驗(yàn)工程臨時(shí)組成科研小組。近年來(lái)為設(shè)計(jì)、科研與施工為一體專門服務(wù)于軟基，也兼作其它特殊性巖土處治工程而紛紛出現(xiàn)一些新型的巖土公司，在廣東、湖南、遼寧、陜西等省均有這樣的聯(lián)合配套

2、公司，給軟基處理帶來(lái)新的生機(jī)?？辈煸O(shè)計(jì)部門利用他們勘察單位的優(yōu)勢(shì)，采用多種勘探，測(cè)試手段，尤其近年來(lái)不僅用單一的鉆探方法而且更廣泛采用靜力觸探、十字板剪、旁壓等原位測(cè)試儀以及多種土工儀器進(jìn)行原狀土和擾動(dòng)土的物理、力學(xué)、水理試驗(yàn)項(xiàng)目，為設(shè)計(jì)提供了可靠的地質(zhì)資料和各種必需的土工試驗(yàn)數(shù)據(jù)，大大提高設(shè)計(jì)成果的可靠度。在設(shè)計(jì)方法方面更有大的突破，過(guò)去對(duì)軟土的沉降、穩(wěn)定計(jì)算，多用手算，現(xiàn)在采用計(jì)算輔助設(shè)計(jì)，不僅加快了設(shè)計(jì)進(jìn)度，而且便于優(yōu)化設(shè)計(jì)，且能迅速提供設(shè)計(jì)成果，也無(wú)形中減輕了設(shè)計(jì)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。其他部門在學(xué)術(shù)活動(dòng)方面，不時(shí)地舉行軟土地基經(jīng)驗(yàn)次序或?qū)ｎ}研究會(huì)，以提高科技人員素質(zhì)并收到取長(zhǎng)補(bǔ)短加快信息傳遞

3、的多方面的效果。在管理工作方面：交通部及生產(chǎn)單位，經(jīng)過(guò)三年努力，編制出交通行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)公路軟土地基路堤設(shè)計(jì)施工技術(shù)規(guī)范即將頒布與出版，將使我國(guó)公路軟土地基無(wú)論在設(shè)計(jì)方面或施工方面，出現(xiàn)了有章可循的局面。1軟土地基的定義及特征所謂軟土，從廣義上說(shuō)，就是強(qiáng)度低、壓縮性高、承載能力低的一種軟塑到流塑狀態(tài)的粘性土。軟土包括淤泥、淤泥質(zhì)土、雜填土及飽和松散粉細(xì)砂與粉土。堤防工程中主要是指天然含水量大于液限、天然孔隙比大于或等于1.5的亞粘土、粘土所組成的淤泥和天然孔隙比大于1.0小于1.5的粘土組成淤泥質(zhì)粘土。修建在軟土地區(qū)的路基，主要是路堤填筑荷載引起軟基滑動(dòng)破壞的穩(wěn)定問(wèn)題和量大且時(shí)間長(zhǎng)的沉降問(wèn)題。軟土地

4、基是指壓縮層主要由淤泥、淤泥質(zhì)土或其他高壓縮性土構(gòu)成的地基，其承載能力很低，一般不超過(guò)50kpa。其主要特征如下：1.1 孔隙比和天然含水量大我國(guó)軟土的天然孔隙比e一般在1.01.9之間，大部分軟土的天然含水量=34%72%液限一般為35%60%普遍大于液限。1.2 壓縮性高我國(guó)淤泥和淤泥質(zhì)土的壓縮系數(shù)一般都大于0.5Mpa,建造在這種軟土上的建筑物將發(fā)生較大的沉降，尤其是沉降的不均勻性，會(huì)造成建筑物的開(kāi)裂和損壞。1.3 透水性差軟弱土盡管其含水量大，透水性卻很小，滲透系數(shù)均在10-810-6cm/s之間。因此，土體受到荷載作用后，呈現(xiàn)很高的孔隙水壓，影響地基的壓密固結(jié)。1.4 抗剪強(qiáng)度低軟土

5、通常呈軟塑流塑狀態(tài)，在外部荷載作用下，抗剪性能極差，我國(guó)軟土無(wú)側(cè)限抗剪強(qiáng)度一般小于30kpa（相當(dāng)于0.03Mpa）o不排水剪時(shí)，其內(nèi)摩擦角幾乎為零，抗剪強(qiáng)度僅取決于凝聚力C,一般C<30kpa；周結(jié)快剪時(shí)，內(nèi)摩擦角等于5°15°。2軟土地基對(duì)公路的危害路基是道路線性的主體，貫穿公路全線，與沿線的橋梁、涵洞和隧道等相連接。路基是在天然地表面上按照道路的設(shè)計(jì)線形（位置）和設(shè)計(jì)斷面（幾何形狀）的要求填筑或開(kāi)挖而成的巖土結(jié)構(gòu)物，是路面結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。如果路堤松軟不穩(wěn)定，在行車荷載的反復(fù)作用下，將會(huì)引起路面的不均勻沉降，從而影響路面的平整度，導(dǎo)致車速降低，燃料消耗增加，甚至導(dǎo)致路

6、面過(guò)早破壞，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起路堤塌方或滑坡，造成重大的交通事故。隨著我國(guó)高等級(jí)公路的不斷修建，濕軟地基的處理加固已顯得越來(lái)越重要。作為路基本身或其支承體，軟土地基因土體含水量大、空隙比大而使地基呈現(xiàn)出強(qiáng)度低、壓縮性大、沉降量大的軟弱土層地基。在軟土地基上修筑路基，若不加處理，往往會(huì)發(fā)生路基失穩(wěn)或過(guò)量沉陷，導(dǎo)致路基病害的產(chǎn)生，繼而影響車輛的正常運(yùn)行。3軟土地基施工處理的基本方法隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，在軟土地基上修建高速公路的數(shù)量越來(lái)越多。對(duì)軟土地基進(jìn)行處理，已引起設(shè)計(jì)、施工和管理人員的高度重視，近年來(lái)工程實(shí)踐已積累了大量的第一手資料。人們對(duì)軟土的種類及其性質(zhì)有了比較統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)，根據(jù)高速公路地基

7、軟土的不同特征、分布情況和地理環(huán)境等因素，可采用一種或兩種以上的軟土地基處理方法。在施工中經(jīng)常碰到的情況多數(shù)不是軟土地基，因?yàn)槿绻熊浲恋鼗话闱闆r在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該根據(jù)地質(zhì)資料提出處理方法。多數(shù)情況是有局部地段地質(zhì)情況和原來(lái)設(shè)計(jì)不同，出現(xiàn)局部地基承載力達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，或者由于局部地段含水量過(guò)大（原有排水系統(tǒng)不暢，原有地基土質(zhì)滲水性不好）造成地基軟彈（翻漿，彈簧土地段）。當(dāng)路堤穩(wěn)定驗(yàn)算或沉降計(jì)算不能滿足設(shè)計(jì)要求，對(duì)道路工程有嚴(yán)重影響時(shí)，必須對(duì)軟土地基進(jìn)行加固。根據(jù)出現(xiàn)的這些情況一般常用的方法主要有：3.1 塑料板排水法塑料板排水法是把用濾膜包裹的塑料芯板用機(jī)械打入軟土地基，利用濾膜的透水性和塑料板的

8、溝槽構(gòu)造把水匯集起來(lái)排到地面砂墊層內(nèi)的軟基加固方法。塑料芯板是由聚丙烯和聚乙烯塑料加工而成的兩面帶有間隔溝槽的板條，濾膜一般采用不低于60號(hào)、耐腐蝕的滌綸襯布，且含膠量不小于35%插入土中形成豎向排水通道。因此施工簡(jiǎn)單、快捷、應(yīng)用較為廣泛。最大的有效處理深度可達(dá)到18米。3.2 砂井砂井是利用各種打樁機(jī)具擊入鋼管，或用高壓射水、爆破等方法在地基中獲得按一定規(guī)律排列的孔眼并灌入中、粗砂形成砂柱，形成較大的密實(shí)柱體，提高軟土地基的整體抗剪強(qiáng)度，從而減少沉降。由于這種砂井在飽和軟粘土中起排水通道的作用，又稱排水砂井。砂井頂面應(yīng)鋪設(shè)墊層，已構(gòu)成完整的地基排水系統(tǒng)。砂井適用于軟土層厚度大于5m時(shí)。最大的

9、有效處理深度可達(dá)到18米。3.3 袋裝砂井為了縮短砂井排水距離，往往預(yù)先在直徑約7cm的圓筒狀聚丙烯或其他適用的編織料制成的袋里裝滿砂，然后放入成孔中，此法稱為袋裝砂井。袋裝砂井主要用導(dǎo)管式振動(dòng)打樁機(jī)（在進(jìn)行方式上普遍采用的有軌道門架式、履帶臂架式、吊機(jī)導(dǎo)架式等），選用聚丙烯或其他適用的編織料制成的袋，采用滲水率較高的中、粗砂（大于0.5mm的砂的含量宜占總重的50%以下，含泥量不應(yīng)大于3%。滲透系數(shù)不應(yīng)小于5X10-3cmZs）,按整平原地面攤鋪下層砂墊層機(jī)具定位-打入套管-沉入砂袋-拔出套管-機(jī)具移位-埋砂袋頭-攤鋪上層砂墊層的施工工藝流程進(jìn)行。經(jīng)對(duì)固結(jié)時(shí)間的影響沒(méi)有井距那樣敏感。但一般砂

10、井如果井徑太小，既無(wú)法施工，也無(wú)法防止因地基變形而斷開(kāi)失效。因此，現(xiàn)在廣泛采用網(wǎng)狀織物袋裝砂井，具直徑僅7cm左右，比一般砂井要省料得多，造價(jià)比一般砂井低廉，且不會(huì)因施工操作上的誤差或地基發(fā)生水平和垂直變形而喪失其連續(xù)性。最大的有效處理深度可達(dá)到18米。3.4 土工聚合物處治土工布鋪設(shè)于路堤底部，在路基自重作用下受拉產(chǎn)生抗滑力矩，提高路基穩(wěn)定性。土工布在軟土地基加固中的作用包括排水、隔離、應(yīng)力分散和加筋補(bǔ)強(qiáng)。土工格柵加固土的機(jī)理存在于格柵與土的相互作用之中。一般可歸納為格柵表面與土的摩擦作用；格柵孔眼對(duì)土的鎖定作用和格柵肋的被動(dòng)抗阻作用。三種作用均能充分約束土的顆粒側(cè)向位移，從而大大地增強(qiáng)了土

11、體的自身穩(wěn)定性，對(duì)土的加固效果明顯高于其他土工織物。高填土可適當(dāng)分層，采用土工布加強(qiáng)路堤剛度，并在軟土基上隔墊，使荷載均勻，避免局部破壞，對(duì)地下水防治相當(dāng)有利，也可以用土工布攤鋪軟土底層，并折向沿邊坡作防護(hù)，這樣既提高基底剛度也使邊坡受到維護(hù)，有利于排水和因地基應(yīng)力再分配而增加路基的穩(wěn)定性。在軟土地基表層鋪設(shè)一層或多層土工織物，可以減少路堤填筑后的地基不均勻沉降，又可以提高地基的承載能力，同時(shí)也不影響排水。對(duì)于淤泥之類高含水量的超軟弱地基，在采用砂井及其他深層加固法之前，土工織物鋪墊可作為前期處理，便于提高施工的可能性。3.5 堆載預(yù)壓法在軟土地基上修筑路堤，通過(guò)填土堆載預(yù)壓，使地基土壓密、沉

12、降、固結(jié)，從而提高地基強(qiáng)度，減少路堤建成后的沉降量。堆載預(yù)壓法對(duì)各類軟弱地基均有效；使用材料、機(jī)具簡(jiǎn)單，施工操作方便。但堆載預(yù)壓需要一定時(shí)間，適合工期要求不緊的項(xiàng)目。對(duì)于深厚的飽和軟土，排水固結(jié)所需要的時(shí)間很長(zhǎng)，同時(shí)需要大量的堆載材料，在使用上會(huì)受限。其方式有超載預(yù)壓（進(jìn)行預(yù)壓的荷載超過(guò)設(shè)計(jì)的道路工程荷載）和等載預(yù)壓（預(yù)壓荷載等于道路工程荷載）兩種。如果工期不緊，可以先填筑一部分或全部，使地基經(jīng)過(guò)一段時(shí)間周結(jié)沉降，然后再填筑和鋪筑路面。最大的有效處理深度可達(dá)到30米。3.6 深層攪拌樁法深層攪拌法，是膠結(jié)法處理軟土地基的一種。它利用水泥漿材料作為固化劑，通過(guò)特制的深層攪拌機(jī)械，就地在軟土中利用

13、壓縮空氣噴射水泥漿，與軟土強(qiáng)行攪拌，利用固化劑與軟土之間所產(chǎn)生的一系列物理-化學(xué)反應(yīng)，使軟土固結(jié)成具有整體性、水穩(wěn)定性和一定強(qiáng)度的地基，以達(dá)到提高地基承載力、減少地基的沉降量。其地基應(yīng)視為復(fù)合地基，以及樁土共同承擔(dān)應(yīng)力。它具有施工速度快，設(shè)備輕便，便于移動(dòng)，方法容易掌握，處理深度較大等優(yōu)點(diǎn)，且工后沉降較小，排水固結(jié)時(shí)間短。利用工程鉆機(jī)，將旋噴注漿管置入預(yù)定的地基加固深度，通過(guò)鉆桿旋轉(zhuǎn)，徐徐上升，將預(yù)先配制好的漿液，以一定的壓力從噴嘴噴出，沖擊土體，使土和漿液攪拌成混合體，形成具有一定強(qiáng)度的人工地基。最大的有效處理深度可達(dá)到20米。3.7 換填土層法這是最常用的方法。這種方法最大的有效處理深度可

14、達(dá)到3米。采用人工或機(jī)械挖除路堤下全部軟土，換填強(qiáng)度較高的粘性土或砂、礫、卵石、片石等滲水性材料，形成良好的持力層，從而改變地基承載力特性，提高抗變形和穩(wěn)定能力，施工時(shí)應(yīng)注意坑邊穩(wěn)定，保證填料質(zhì)量，填料應(yīng)分層夯實(shí)。換填的深度要根據(jù)承載力確定。主要的施工方法有：3.7.1 墊層法其基本原理是挖除淺層軟弱土或不良土，分層碾壓或夯實(shí)土，按回填的材料可分為砂（或砂石）墊層、碎石墊層、粉煤灰墊層、干渣墊層、土（灰土、二灰）墊層等。干渣又分為分級(jí)干渣、混合干渣和原狀干渣；粉煤灰分為濕排灰和調(diào)濕灰。換土墊層法可提高持力層的承載力，減少沉降量；常用機(jī)械碾壓、平板振動(dòng)和重錘夯實(shí)進(jìn)行施工。該法常用于基坑面積寬大和

15、開(kāi)挖土方量較大的回填土方工程，一般適用于處理淺層軟弱土層（淤泥質(zhì)土、松散素填土、雜填土、浜填土以及已完成自重固結(jié)的沖填土等）與低洼區(qū)域的填筑。一般處理深度為23nl適用于處理淺層非飽和軟弱土層、素填土和雜填土等。3.7.2 強(qiáng)夯擠淤法如當(dāng)?shù)厥县S富，亦可直接在路基基底拋投片石，將濕軟土層擠出基底范圍，以提高路基強(qiáng)度的方法稱為強(qiáng)夯擠淤法。在路基底從中部向兩側(cè)拋投一定數(shù)量的片石，將淤泥擠出路基范圍，以提高路基強(qiáng)度，所有片石宜采用不易風(fēng)化的大石塊，尺寸一般0.3m。其上鋪0.1m厚碎石及0.1m厚砂層后再填土。這種方法的適用范圍為：軟土厚度3.0m,表層無(wú)硬殼，呈流動(dòng)狀態(tài)、排水困難的地基狀態(tài)。就是在

16、有軟土或彈簧土以及有積水的路段填石頭，填石的高度以露出要處理的路段原有土層（或積水）高度為宜。在填石的過(guò)程中注意一定要用推土機(jī)把石塊壓實(shí)，不能出現(xiàn)軟彈現(xiàn)象。然后再填筑土方。采用邊強(qiáng)夯、邊填碎石、邊擠淤的方法，在地基中形成碎石墩體，可提高地基承載力和減小變形。適用于厚度較小的淤泥和淤泥質(zhì)土地基，應(yīng)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)才能確定其適應(yīng)性。對(duì)于非粘性及松散土而言，振動(dòng)壓實(shí)法效果良好。振動(dòng)壓實(shí)效果，因土質(zhì)和振動(dòng)時(shí)間而不同，一般是振動(dòng)時(shí)間越長(zhǎng)，效果越好，但時(shí)間過(guò)長(zhǎng)就會(huì)無(wú)效。對(duì)于主要由礦渣、碎磚、瓦塊為主要的建筑垃圾，時(shí)間約1min多些即可；含細(xì)爐渣等顆粒填土，振動(dòng)時(shí)間35min,有效深度為1.21.5m。重錘夯實(shí)

17、法加固地基，可提高地基表層土的強(qiáng)度，對(duì)濕陷性黃土，可降低地表的濕陷性，對(duì)雜填土可減少表層土的強(qiáng)度不均一性。重錘夯實(shí)法適用于地下水位0.8m以下稍濕的一般粘性土、砂土、濕陷性黃土、雜填土等。實(shí)踐證明，強(qiáng)夯過(guò)程中，土體中因含可壓縮的微氣泡，而產(chǎn)生幾十厘米的沉降,土體產(chǎn)生液化，使土的結(jié)構(gòu)破壞，強(qiáng)度下降至最小值，隨后在夯擊點(diǎn)周圍出現(xiàn)徑向裂縫，成為加速空隙水消散的主要通道，這一過(guò)程無(wú)法用傳統(tǒng)的固結(jié)理論解答，因而就有飽和土是可壓縮的重要機(jī)理。實(shí)踐證明，由于土中有機(jī)物的分解，含氣約1%4%強(qiáng)夯過(guò)程中，氣相體積被壓縮，加上孔隙水被擠出，兩者體積有降低，重復(fù)夯擊作用，氣體被壓縮接近于零時(shí)，土體變成不可壓縮，相應(yīng)

18、的孔隙水壓力上升到與覆蓋壓力相等的能量級(jí)時(shí)，土既產(chǎn)生液化，吸附水變成了自由水，土的強(qiáng)度達(dá)到最小值，繼續(xù)施加外界能量，對(duì)強(qiáng)度提高無(wú)效，需要停止夯擊，等待強(qiáng)度恢復(fù)。與此同時(shí)，夯點(diǎn)四周形成有規(guī)則垂直裂縫，出現(xiàn)涌水現(xiàn)象。當(dāng)孔隙水壓力消散到水于土粒間的側(cè)向壓力時(shí)，裂縫即自行閉合，土中水的運(yùn)動(dòng)恢復(fù)常態(tài)。隨著孔隙水的消散，土的抗剪強(qiáng)度和變形模量有了大幅度增長(zhǎng)，這是由于土粒間精密接觸，以及新吸附水層逐漸固定所致。實(shí)踐證明，強(qiáng)夯法具有施工簡(jiǎn)單，加固效果好、使用經(jīng)濟(jì)、運(yùn)用而較廣等優(yōu)點(diǎn)。據(jù)報(bào)載，經(jīng)強(qiáng)夯法處理的地基，其承載力可提高25倍,壓縮性降低210倍，廣泛用于雜填土、碎石土、砂土、粘性土、濕陷性黃土及泥炭和沼澤

19、土。3.7.3 排水砂墊層在軟土地基上鋪設(shè)厚度為0.61.0米的砂層，可使軟土頂面增加一個(gè)排水面，在填土的過(guò)程中，荷載逐漸增加，促使軟土地基排水固結(jié)滲出的水就可以從砂墊層中排走。促進(jìn)路基底的排水固結(jié)，提高路基的強(qiáng)度及穩(wěn)定性。砂墊層材料的選擇是以透水性好的砂或砂礫作為標(biāo)準(zhǔn)，以保證所需的排水能力。在軟土層頂面鋪砂墊層，主要起淺層水平排水作用，使軟土中的水分在路堤自重的壓力作用下，加速沉降發(fā)展，縮短固結(jié)時(shí)間。但對(duì)基底應(yīng)力分布和沉降量的大小無(wú)顯著影響。適用于路堤高度小于兩倍極限高度（在天然軟土地基上，基底不作特殊加固處理而用快速施工方法修筑路堤的填筑最大高度），軟土層及其硬殼較薄，或軟土表面滲透性很低的硬殼等情況。亦適用于軟土層稍厚