浅析我国道路软土路基特征及处理措施

殷栋

摘要：随着我国经济的快速发展，交通运输行业发展迅速，急需加大基础设施建设，尤其是超载车辆的大量出现，路基病害层出不穷，特别是软土地区，由于软土难以压实、水稳定性差、易冲刷、强度低，导致路基路面病害更加严重，这些病害的出现严重影响了公路、铁路等设施的使用性能和使用寿命。因此，研究如何处理软土路基和防治路基病害非常重要。

关键词：道路施工；软土路基；处理措施

软土路基的评价及特征

软土是指湖沼、滨海、谷地、湿地、河滩沉积的天然含水量高、孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低的细粒土。具有孔隙比大、含水量高、压缩性强、固结系数小、固结时间长、抗剪强度弱、灵敏性强、透水性差、土层层状分布复杂、各层之间物理力学性质相差较大等特点。主要包括冲填土，杂填土，淤泥质土以及其他高压缩性土等。

由于软土的特殊性，常规的钻探取样方法往往很难保证其质量，因此原位测试技术得到了迅速发展，特别是高速公路这种范围广的工程，原位测试技术具有范围广、经济的特点。目前经常采用的原位测试技术有十字板剪切试验、静力触探试验、标准贯入试验等。近年来，一种新的原位测试手段-孔压静力触探试验（CPTU）得到了广泛的应用，并有很好的推广前景。适用土的类型为地下水位以下的各种软土及非密实性砂、黄土、素填土等。

一、针对市政道路软土路基表层施工处理方法

1.1表层排水法。如果软土路基含水量较大然而土质却较好，可以采用表层排水法处理。在道路路基填筑前，在地表开挖沟槽，排除地表水以降低地基表层的含水量，为了使沟槽在施工中发挥盲沟作用，可以使用透水性良好的砂砾回填。

1.2 砂垫层法。对于软土路基层厚较薄，而且含水量较高时，可以采用砂垫层法排水固结软土路基，而且砂垫层会起到地下排水层的作用，以降低填土的内部水位改善施工机械的作业条件。砂垫层用砂一般采用中砂及粗砂，含泥量不宜超过3%～5%。通常情况下，为了保证施工机械的通行，砂垫层一般结合表层排水以及敷垫材料使用，此方法我们在施工经常运用。

1.3铺垫材料法。在软土路基表层铺设一层或多层土工织物，由于土工织物具有整体连续性好，抗拉强度较高，耐腐蚀以及施工便利的优点。铺垫材料法减少路堤填筑后的路基不均匀沉降，同时可以提高路基承载能力。铺垫材料一般采用编织土工布和土工格栅等，将其铺设于软土路基表面，同时可以起到反滤、排水、隔离和补强的作用。

1.4 添加剂法。软土路基的表层为粘性土时，可以采用在表层粘性土内掺入添加剂，改善地基的压缩性能和强度特性。使用较多的添加剂是生石灰，熟石灰和水泥。为了加快路基施工进度，我们对路基土中添加生石灰，改善了土的特性，保证了工程质量。

二、对市政道路软土路基深层处置方法

2.l桩基法。当淤土层较厚，难以大面积进行深处理，可采用打桩的办法进行加固处理。当淤土层厚度小于5m时，宜打砂桩或石灰桩，通过吸水和排水来挤密淤土，使其孔隙比小于1，以达到一般地基要求；当淤土层厚度在5～7m时，宜打预制管桩至硬土层，设承载桩台；当淤土层厚度在7～10m时，宜打灌注桩至硬土层，设承载桩台；当淤土层厚度在10m以上时，宜采用打悬浮桩的办法，挤密淤土层并靠摩擦承载。而桩基础处理软基的方法繁多，但也存在缺陷：一是水泥土揽拌桩水灰比、输浆量和搅拌次数等控制管理自动化系统未健全，设备陈旧，技术落后，存在搅拌均匀性差及成桩质量不稳定问题；二是砂石桩用以加固较深淤泥软土地基，由于存在工期长，工后变形大等问题，已不再用作对变形有要求的建筑地基处理。

2.2排水固结法。排水固结法，适用于淤泥质土、淤泥、冲填土等饱和勃性土地基。饱和软勃±在荷裁作用下，孔隙中水漫匿被排出，土的孔隙比减小，随着超静孔隙水压力消散，有效应力提高，土的强度增加。袋装砂井和塑料排水带的长细比大，井阻影响得到入们的重视。

2. 3真空预压法。真空预压法是在需要加固的软土地基内设置砂井或塑料排水板，然后在地面铺设砂垫层，其上覆盖不透气的密封膜使其与大气隔绝，通过埋设于砂垫层中的吸水管道，用真空装置进行抽气，将膜内空气排出，因而在膜内外产生气压差，气压差即转变成作用于地基上的荷载，地基不会产生剪切破坏，这对软土地基是有利的。该方法不需要堆载，省去了加载和卸荷工序，缩短了预压时间，省去了大量堆载材料，所使用的设备及施工工艺均比较简单，无需大量的大型设备，便于大面积施工。

2.4深层搅拌法。深层搅拌法是通过特制机械沿深度将固化剂与地基士强制搅拌就地成桩加固地基的方法，当固化剂（水泥或石灰）为粉体时又称为粉体喷射搅拌法。深层搅拌法适用于处理淤泥、淤泥质土和含水量较高的地基及承载力特征值不大于120kPa的粘性土、粉土等软土地基。该法目前在国外特别是日本和美国应用很广，国内近些年发展较快。

2.5高压喷射注浆法。高压喷射注浆法是将带有特殊喷嘴的注浆管置于土层预定深度，以高压喷射流使固化浆液与士体混合，凝固硬化加固地基土体的方法。它适用于淤泥、淤泥质土、粘性土、粉土、黄土、砂土、人工填土和碎石土等地基。高压喷射注浆法在意大利、日本和联邦德国得到较快的发展，意大利Radio公司还开发了可同时在钻进中检测地层土质、机器控制和自动调节设计浆量并收集反馈信息的机械，国内也很重视并已进行过一些探索性试验.

2.6加筋地基

土工合成材料（Geosynthetics）是一種新型的岩土工程材料，是岩土工程应用的合成材料产品的总称。加筋地基是将基础下一定范围内的软弱土层挖去，然后逐层铺设土工合成材料与砂石等组成的加筋垫层来做地基持力层。当埋设方式和数量得当时，就可以极大地改善地基承载力。土工合成材料的应用被称为岩土工程革命，土工合成材料进一步发展势必促进地基处理新技术的发展。例如用二维土工网格加植被加固边坡是近年发展的新方法。

结语

三、开挖换填法

即在一定范围内，将软土挖除，用无侵蚀作用的低压缩散粒体材料置换，然后分层夯实。按软土层的分布形态与开挖部位可分为全面开挖换填和局部开挖换填两种。

3.1强制换填法

按施工方法分为路堤载荷强制换填和爆破换填法两种。

（1）路堤强制换填法：强制换填法就是依靠路堤载荷将部分软土层强制挤出，用良好的填筑材料置换。施工时，应从中线起逐渐向外侧填筑，但是，对于宽路堤，由于沉降不一致，从而在路堤下面残留部分软土，工后会发生不利的不均匀沉降，应引起注意。

（2）爆破换填法：种方法就是把炸药装入软土层，通过爆破作用将软土挤出的方法。这种方法对周围影响很大，只限于爆破对周围构造物或设施没有不良影响的地区使用。并且一般要通過几次爆破使路堤逐渐下沉，两侧挤出隆起的软土要及时挖除保证爆破效果不致降低。

四、强夯法

4.1强夯发法原理

自20世纪70年代初法国人L·梅纳首次提出采用强夯法加固填土地基以来，该项技术已在世界各地广泛应用于碎石土、砂土、黄土、填土和非饱和粘性土等的地基加固中。所谓强夯法，就是将数吨至数十吨的重锤从高处自由落下，对软土地基进行强力夯实，以提高其强度。用强夯法加固的土基，承载力会明显提高，沉降量也会降低。其原理在于：在强夯过程中，土体中微小气泡的体积压缩，土的孔隙减小，土体局部液化，土的结构破坏并且强度下降到最低位。随之在夯击点周围出现径向裂隙，形成树枝状的排水网络，使土体渗透性大大增加，孔隙水得以顺利溢出，加速了土体的固结。继而因粘性土的触变性，使土基的强度得到恢复和增强。

4.2施工要求

（1）一般情况夯锤重可取10～20t。其底面形式宜采用圆形。锤底面积按土的性质确定，锤底静压力值可取25～40KPa，对于细颗粒土锤底静压力宜取小值。锤的底面宜对称设若干个与其顶面贯通的排气孔，孔径可取250～300mm。

（2）机或其它专用设备。采用履带式起重机时，可在臂杆端部设置辅助门架，或采取其它安全措施，防止落锤时机架倾覆。

（3）当地下水位较高，夯坑底积水影响施工时，宜采用人工降低地下水位或铺填一定厚度的松散性材料。夯坑内或场地积水应及时排除。

（4）强夯施工前，应查明地内范围的地下构筑物和各种地下管线的位置及标高等，并采取必要的措施，以免因强夯施工而造成破坏。

（5）当强夯施工所产生的振动，对邻近建筑物或设备生产生有害的影响时，应采取防振或隔振措施。

（6）强夯施工可按下列步骤进行：

A 清理并平整施工场地；

B 标出第一遍夯点位置，并测量场地高程；

C 起重机就位，使夯锤对准夯点位置；

D 测量夯前锤顶高程；

E 将夯锤起吊到预定高度，待夯锤脱钩自由下落后，放下吊钩，测量锤顶高程，若发现因坑底倾斜而造成夯锤斜时，应及时将坑底整平。

F 按设计规定的夯击次数及控制标准，完成一个夯点的夯击；重复步骤C至F，完成第一遍全部夯点的夯击；

3、路基工程实例

某公路改建工程，桩号为K2+23～K5+73，全长3.5km。水泥混凝土路面，路基宽度23m，双向4车道，荷载等级为公路一级。此次改建工程的地基由于软弱土厚度较大，土质软弱，埋深浅，承载能力和抗剪能力相对薄弱，容易触变，对上面公路的沉降及稳定性影响较大，需进行软基处理。K2+34～K3+77段的地基，为由淤泥质亚粘土组成的软土段，埋深2～5m，软土层厚6～10m。参考《公路路基设计规范》（JTGD30-2004），软土地基处理设计包括沉降处治设计和稳定处治设计，稳定安全系数的计算采用固结有效应力法，当不考虑固结时，稳定安全系数取值不能小于1.2，一般路段容许工后沉降不能超过0.3m。具体对于本工程，大部分的路段地基为淤泥质亚粘土，路堤填土高度均不大于5.5m，软弱土层厚，土质较弱，沉降较大。根据以往经验，参考相关类似工程，本工程采用袋装沙井法进行软基处理。袋装沙井法具有理论成熟，施工简易，造价低廉，质量容易被控制等优点。

K2+34～K3+77段相关数据如下：路堤顶部设计宽度23.00，路堤设计高度3.75m，路堤边坡坡度为1：1.5，地基土层数为3层，砂垫层厚度为0.4m，竖向排水体半径0.035m，间距1米，竖向排水体的长度为11m。工后沉降基准期为334天，其中路基施工期为183天，路基预压期为122天。采用经验系数法进行沉降计算，e-P曲线法进行主固结沉降计算，按多层土实际容重进行基底应力计算，在计算沉降时，要考虑弥补地基沉降引起的路堤增高。在进行稳定计算时，采用固结有效应力法，同时考虑超载和地震力的影响。其中地震烈度为7度，重要系数为1.0，综合系数为0.25。

沉降计算部分：考虑地基沉降的影响，路堤的计算高度为4.021m，公路竣工时，地基的沉降量为0.512m，工后沉降基准期结束时，地基的沉降量为0.621m。公路竣工后，基准期内的残余沉降为0.101m。故总的沉降为1.2×0.723=0.868m。

如若采用粉喷桩进行软基加固，拟采用直径为0.5m 的粉喷桩，桩距1.2m，梅花形布置。

单桩承载力计算：混凝土单桩承载力取分别按桩材强度和桩侧摩阻力计算的较小者。

虽然两种方案，都可以达到提高地基土的承载力，减小沉降的要求，但是对这两者的造价进行比较，采用袋装沙井法时，总造价为98.34万，采用粉喷桩时，总造价为177.65万。显然，无论是从地基处理效果还是从造价上比较，袋装沙井的处理方案都是优于粉喷桩处理方案。

五、结语

通过以上分析，可见软土路基处理方法有多种，因此在施工中要根据路基地基的实际情况，选择合理的处理方法，不仅提高软土路基的质量，增加承载力和稳定性，还可以加快施工工期，取得良好的经济效益。同时，使用强夯法进行软土地基处理也是比较常见的做法，而且强夯法施工较为方便。总之，软土路基处理因素复杂，需进一步探讨更完善更好的处理方法。

综上所述的一些加固处理措施，就是为了增加地基承载力，提高地基强度，减小地基沉降量，使过往车辆及司乘人员能安全、快速、舒适地行驶在公路上。但是，在实际工程中应综合考虑经济、水文、地质、材料、机械设备能力等各方面因素，选取最为经济合理的软土地基处理方案。

参考文献：

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[3]李长杰 《浅议公路软土路基处理技术》 2010年4月

[4]务新超 魏明 《土力学与基础工程》 机械工业出版社 2008年6月第一版