淺談公路工程軟基處理
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論文導(dǎo)讀：近年來(lái)由于交通量的劇增，公路工程建設(shè)的要求也越來(lái)越高，如果對(duì)公路工程建設(shè)中出現(xiàn)的軟土地基不進(jìn)行有效地處治，就會(huì)導(dǎo)致路基不均勻沉陷，路面開(kāi)裂等病害的發(fā)生，對(duì)道路的穩(wěn)定性、安全性影響較大，同時(shí)還會(huì)增加公路的養(yǎng)護(hù)成本。本文將就軟土定義、成因類型特征及常用的軟基處理方法進(jìn)行簡(jiǎn)單論述。《公路軟土地基路堤設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范》（JTJ17-96）對(duì)軟土的定義為：濱海、湖沼、谷地、河灘沉積的天然含水量高、孔隙比大、壓縮性高、抗剪強(qiáng)度低的細(xì)粒土。其他軟基處理的方法還有灌漿法、反壓護(hù)道法、強(qiáng)夯法等。
關(guān)鍵詞：公路工程，軟土的定義，成因類型，軟基處理
近年來(lái)由于交通量的劇增，公路工程建設(shè)的要求也越來(lái)越高，如果對(duì)公路工程建設(shè)中出現(xiàn)的軟土地基不進(jìn)行有效地處治，就會(huì)導(dǎo)致路基不均勻沉陷，路面開(kāi)裂等病害的發(fā)生，對(duì)道路的穩(wěn)定性、安全性影響較大，同時(shí)還會(huì)增加公路的養(yǎng)護(hù)成本。本文將就軟土定義、成因類型特征及常用的軟基處理方法進(jìn)行簡(jiǎn)單論述。
1.軟土的定義
軟土是指濱海、湖沼、谷地、河灘沉積的天然含水量高、孔隙比大、壓縮性高、抗剪強(qiáng)度低的細(xì)粒土。具有天然含水量高、天然空隙比大、壓縮性高、抗剪強(qiáng)度低、固結(jié)系數(shù)小、固結(jié)時(shí)間長(zhǎng)、靈敏度高、擾動(dòng)性大、透水性差、土層層狀分布復(fù)雜、各層之間物理力學(xué)性質(zhì)相差較大等特點(diǎn)。
《公路軟土地基路堤設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范》（JTJ17-96）對(duì)軟土的定義為：濱海、湖沼、谷地、河灘沉積的天然含水量高、孔隙比大、壓縮性高、抗剪強(qiáng)度低的細(xì)粒土。
《公路工程名詞術(shù)語(yǔ)》（JTJ002-87）對(duì)軟土的定義為：軟土主要是天然含水量大、壓縮性高、透水性差的一般性粘土。
無(wú)論是軟土還是軟土地基，只要路堤或其他荷載在土基有可能出現(xiàn)變形過(guò)大或強(qiáng)度不足時(shí)，都應(yīng)進(jìn)行沉降、穩(wěn)定驗(yàn)算，不能滿足要求時(shí)均應(yīng)進(jìn)行處理。
2. 軟土的成因、類型及特征
1軟土的成因
軟土的成因一般認(rèn)為是由于第四紀(jì)后期地表水所形成的沉積物質(zhì)，多分布在海濱、湖濱、河流沿岸等地勢(shì)低洼地帶。地表常年積水或潮濕，所以地表往往有大量喜水植物，由于這些植物的生長(zhǎng)和死亡，使軟土中含有較多的有機(jī)物。
2軟土的類型及特征
由于我國(guó)地域遼闊，從沿海到內(nèi)陸，由山地到平原，各地區(qū)的軟土由于形成的環(huán)境、年代、地質(zhì)等條件千差萬(wàn)別，其分布厚度、性質(zhì)也各不相同。同時(shí)軟土水平方向上的差異性和垂直方向上的不均勻性，造成各地區(qū)表現(xiàn)出的抗剪強(qiáng)度、壓縮性和透水性等的特性也各不一樣。因此工程設(shè)計(jì)中按地質(zhì)或地域特點(diǎn)，將軟土分為五個(gè)類型,分別為沿海沉積、湖泊沉積、河灘沉積、谷地沉積和沼澤沉積五大類。
綜上所述軟土的基本物理力學(xué)性能如下：
�。�1）具有高含水量、低密度、低強(qiáng)度、高壓縮型、低透水性和高靈敏度的特點(diǎn)。含水量一般在34%～72%之間，孔隙比一般在1.0～1.9之間，飽和度一般大于95%，液限一般在35～60之間，塑性指數(shù)位13～30.
�。�2） 具有一定的結(jié)構(gòu)性。其力學(xué)性質(zhì)與應(yīng)力水平密切相關(guān)，應(yīng)力水平較低時(shí)，土?xí)尸F(xiàn)良好力學(xué)特性，應(yīng)力水平超過(guò)某臨界值時(shí)，土的結(jié)構(gòu)性破壞，力學(xué)性質(zhì)明顯惡化。
�。�3） 存在硬殼層。該硬殼層經(jīng)過(guò)地表風(fēng)化、淋澆作用形成，具有中等的壓縮性、較高的強(qiáng)度、較強(qiáng)的結(jié)構(gòu)性。
3. 公路工程軟基處理常用的方法
目前軟土地基處理的方法很多，應(yīng)根據(jù)土的類型，原材料供應(yīng)情況和機(jī)械設(shè)備條件，環(huán)境因素，工期要求，施工技術(shù)條件和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等因素進(jìn)行綜合分析，選擇一個(gè)安全可靠、施工方便、經(jīng)濟(jì)合理的處理方案。論文大全。
目前公路工程中常用的軟土地基處理方法主要有以下幾種：
1換土墊層法
換土墊層法是將基礎(chǔ)底面下一定范圍內(nèi)的軟弱土層挖除，分層換填強(qiáng)度較大的砂、砂礫、碎石，土、或灰土以及其他穩(wěn)定性材料，并壓實(shí)至要求的壓實(shí)度。此法施工簡(jiǎn)單，造價(jià)較低，無(wú)需特殊的施工機(jī)械，適用于軟土層較薄且易于排水施工的情況。
1.1拋石擠淤法
拋石擠淤采用不易風(fēng)化的石料，從路基中部開(kāi)始，逐次向兩側(cè)展開(kāi)，使流泥向外擠出，上部用小石塊填塞密實(shí)并用重型機(jī)械碾壓密實(shí)，石料大小隨軟土稠度而定。
此法簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、無(wú)需排水。
1.2砂礫墊層法
利用砂礫墊層良好透水性的特點(diǎn)，在軟土層表面鋪設(shè)排水層，增加排水面，是軟土地基在路堤荷載的作用下，加速排水固結(jié)，提高地基強(qiáng)度，滿足路堤穩(wěn)定性要求。
砂礫墊層材料采用中砂或粗砂，含水量不能過(guò)大，碾壓施工時(shí)避免對(duì)軟土層的過(guò)度擾動(dòng)，造成砂和淤泥混合，影響墊層效果。
2土工織物法
土工織物法是在土體中埋置土工合成材料（土工布、土工格柵）形成加筋土層，使荷載分布均勻，提高地基承載力，從而減少沉降。
土工織物具有較高的抗拉強(qiáng)度和較低的延伸率，廣泛用于軟土地基的加固。
2.1土工織物加固的機(jī)理
土工織物對(duì)土的加固機(jī)理存在于土工織物與土的相互作用中，這種作用可分為三種情況（1）土工織物表面與土的摩擦作用。（2）土對(duì)土工織物的被動(dòng)阻抗作用。（3）土工織物孔眼對(duì)土的鎖定作用。這三種作用均能充分約束土顆粒的側(cè)向位移，從而大大增加土體的自身穩(wěn)定性，達(dá)到提高地基承載力和減少沉降的目的。
2.2土工織物施工工藝
2.2.1開(kāi)挖基床
基床開(kāi)挖尺寸應(yīng)符合要求，同時(shí)做好基坑防水、排水措施，開(kāi)挖完成后及時(shí)鋪設(shè)砂礫墊層。
2.2.2鋪設(shè)墊層
鋪設(shè)墊層的厚度應(yīng)符合要求，墊層表面平整度符合要求。論文大全。
2.2.3土工織物的鋪設(shè)
（1）土工織物的縱軸向與路基橫斷面方向一致。
�。�2）土工織物的縱軸向不易設(shè)置接頭，不可避免時(shí)，搭接長(zhǎng)度應(yīng)符合要求，一般不小于0.3m，并綁扎牢固。論文大全。
�。�3）土工織物的鋪設(shè)應(yīng)平順無(wú)扭曲。
2.2.4土方回填
�。�1）回填料的粒徑應(yīng)符合要求，回填時(shí)車輛不得在鋪好的織物上行走。
�。�2）回填料表面平整度應(yīng)符合要求。
（3）回填料的碾壓應(yīng)由兩側(cè)向中心的順序進(jìn)行，壓路機(jī)應(yīng)沿路線縱向碾壓，嚴(yán)禁橫向碾壓，壓實(shí)度應(yīng)符合要求。
3加固土樁法
加固土樁法是用專用機(jī)械將軟土地基的局部范圍（某一深度、某一直徑）內(nèi)的軟土樁體用生石灰、粉煤灰、水泥等加固材料改良加固而形成，與樁間軟土形成復(fù)合地基，從而降低土中的含水量，提高地基強(qiáng)度，減少沉降量。加固土樁法最常用的是粉噴樁法。
粉噴樁的施工應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：
（1）粉體的質(zhì)量。這是影響粉噴樁質(zhì)量問(wèn)題的關(guān)鍵。
�。�2）施工機(jī)械和設(shè)備。當(dāng)前的施工機(jī)械和設(shè)備只能加固17.5m以內(nèi)的軟土層，對(duì)超過(guò)20m以上的深厚軟土就無(wú)能為力。一方面鉆機(jī)深度不夠；另一方面空壓、動(dòng)力及噴樁工藝也有待進(jìn)一步改進(jìn)，以確保下部樁體的質(zhì)量。
�。�3）粉噴樁的質(zhì)量檢測(cè)。雖然在行業(yè)技術(shù)規(guī)范中已有幾種測(cè)試方法，但尚待完善。
（4）由于地質(zhì)條件千變?nèi)f化，粉噴樁的實(shí)際施工長(zhǎng)度由以下兩方面控制：一是施工圖設(shè)計(jì)文件中地質(zhì)勘探孔（或施工過(guò)程中的補(bǔ)堪孔）所勘探的深度；二是根據(jù)粉噴鉆機(jī)在鉆進(jìn)時(shí)電流的變化情況。一般情況下，當(dāng)鉆機(jī)以II檔，即0.8/min鉆進(jìn)過(guò)程中，鉆機(jī)電流表電流值達(dá)到75A以上時(shí)即可認(rèn)為達(dá)到了持力層。
�。�5）復(fù)攪長(zhǎng)度。復(fù)攪樁體水泥土的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度比未復(fù)攪樁體水泥土的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度達(dá)2—3倍以上，可見(jiàn)，攪拌對(duì)提高水土均勻性，提高粉噴樁樁體強(qiáng)度是必不可少的。
�。�6）地基土的含水量對(duì)粉噴樁的影響。粉噴樁質(zhì)量的優(yōu)劣主要反映在粉噴樁的強(qiáng)度指標(biāo)上，這不僅與摻入粉體的質(zhì)量有關(guān)，而且與施工工藝、地基土的性質(zhì)也有關(guān)，尤其是地基土的含水量。規(guī)范規(guī)定，地基土的天然含水量小于30%及大于70%時(shí)不宜采用。
4排水固結(jié)法
排水固結(jié)法由加壓系統(tǒng)和排水系統(tǒng)兩部分組成，。通過(guò)預(yù)壓荷載使被加固土體中的孔隙水排出，有效應(yīng)力增加土體強(qiáng)度得到提高，從而達(dá)到減少沉降和提高地基承載力的目的，常用的有砂井法和塑料排水板法。
4.1砂井法
砂井法是在軟土地基中先鉆成一定直徑的孔眼，然后灌以粗砂或中砂利用上部荷載的作用加速軟土排水固結(jié)的方法，從而提高地基強(qiáng)度，保證路堤穩(wěn)定。
砂井的施工工藝的選擇主要考慮三個(gè)方面的問(wèn)題：
�。�1）保證砂井連續(xù)、密實(shí)，并且不出現(xiàn)頸縮現(xiàn)象。
�。�2）施工時(shí)盡量減少對(duì)周圍土的擾動(dòng)。
�。�3）施工后砂井的長(zhǎng)度、直徑和間距應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求。
4.2塑料排水辦法
塑料排水板是帶有孔道的板狀物體插入土中形成豎向排水通道。塑料排水板法的優(yōu)點(diǎn)有：工機(jī)械簡(jiǎn)單，性能好，投入勞力少；透導(dǎo)水性能好，可確保排水效果；塑料排水板具有一定的強(qiáng)度和延伸率，適應(yīng)地基變形的能力強(qiáng)；插入地基時(shí)對(duì)地基擾動(dòng)小，對(duì)超軟地基處理最為理想。但塑料排水板法對(duì)提高土層的抗剪能力不如砂井，在需要抗滑穩(wěn)定的軟基地段，應(yīng)謹(jǐn)慎采用。
塑料板排水法施工過(guò)程中應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：
�。�1）塑料板插入過(guò)程中防止淤泥進(jìn)入板芯，堵塞輸水通道，影響排水效果。
（2）塑料板與樁尖連接要牢固，避免提管時(shí)脫開(kāi)將塑料板帶出。
�。�3）樁尖與導(dǎo)管配合要適當(dāng)，避免錯(cuò)縫，防止淤泥進(jìn)入而增大塑料板與導(dǎo)管壁的摩擦力造成塑料板的帶出。
（4）嚴(yán)格控制間距和深度。
（5）塑料板接長(zhǎng)時(shí)，應(yīng)用濾膜內(nèi)水平搭接的方法，為保證輸水暢通并且有足夠的搭接強(qiáng)度，搭接長(zhǎng)度不小于20cm。
其他軟基處理的方法還有灌漿法、反壓護(hù)道法、強(qiáng)夯法等。
4. 結(jié)論
公路工程軟土地基的施工方法很多，在實(shí)際工程中，應(yīng)根據(jù)地質(zhì)資料，結(jié)合水文氣象資料、供氣等因素，采用不同的技術(shù)措施進(jìn)行試驗(yàn)，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證，選擇最佳的施工方案。
