公路软基处理技术分析

梁显超

摘要：本文分析软基处理材料要求，阐述了公路建设中浅层软基处理技术的种类，并对不同软基处理方法的原理、适用条件作了分析，提出了相应的施工注意事项，为公路建设中的软基处理提供参考。

关键词：公路；软基；砂垫层

1 前言

目前，我国公路建设发展迅速，然而软基处理一直是公路建设中的技术难题。地形的复杂多样决定了不同的地质状况应采用不同的软基处理方法，即使相同的地质情况，采用不同的软基处理方法也会有不同的效果。在此，将符合工程施工的实际对软基处理技术进行分析。

2 软基处理材料要求

砂垫层砂料：采用的洁净中、粗砂，含泥量不应大于3％ ，细度模数不小于2.7，不含有害物质。

袋装砂井所用的砂料：应采用渗水率较高的洁净粗砂，大于0．5mm 的砂宜占总重量的50％ 以上，含泥量不应大于3％ ，细度模数不小于3.0，有机质含量不大于1％，渗透系数不小于5 10-3cm／s。

砂井袋采用聚丙烯纺织土工布，装砂后的砂井袋的渗透系数应不小于砂的渗透系数，装砂袋的抗拉强度5cm 大于900N。

土工格栅材料采用聚丙烯(PP)，高密度聚乙烯(HD P E)或其它高分子聚合物并加有一定的抗紫外线防氧化助剂。性能需符合设计要求。

3 软土地基浅层处理法

浅层处理法适用软弱土层位于地基表面最大深度一般在5m以内，处理方法有表层压实法、换土垫层法、土工织物加筋垫层法及重锤夯实法。浅层处理方法应利用本地资源，投入少、施工简便、速度快、造价低，而且施工质量容易控制。

3.1 表层压实法

当地表层软弱土层为砂土或亚粘土等，常采用表层压实加固，其处理效果主要取决于土质、含水率、分层厚度、压实机械性能和压实遍数，压实土的含水率应控制在最佳含水率左右，含水率偏大时采取晾晒或拌人石灰吸水等方法进行预压处理、分层压实。

3.2 换土垫层法

地表软弱为饱和淤泥质粘土，一般要求挖后换填砂(砾)土、碎石、石碴、矿碴等透水性良好的材料，分层填筑采用风积砂填筑，两侧须用含土量小于5 的天然砂砾，填筑时宽度≥1m。风积砂属于低粘性土，具有足够的稳定性及透水性，遇水不至过分泡软，沉陷量也小；但在饱和水情况下，极易变成流动状态，并失去承载能力，用天然砂砾进行包坡可消除风积砂的不足之处，同时可排出路基内部的多余水分，切断毛细水发展，用于干燥地区，也可以保证风积砂土不被风刮走，从而保证路基的稳定性。挖除方法主要有挖掘机挖掘法，推土机挖除法等。

3.3 土工织物加筋垫层法

砂石垫层及含土量<5％的透水性材料仍为散粒体结构，不能受拉力，抵抗不均匀和限制水平位移的能力也有限，如若增大砂垫层的粘聚力，透水性就降低，当粘粉粒(0．075mm)含量>15 ，透水性与粘性一致，起不到排水作用。因此工程实践中广泛应用土工织物或土工格栅，其主要作用包括：

土工织物加筋垫层具有一定的抵抗水平拉力能力，即当路堤一垫层一地基产生滑动破坏时，垫层内的土工织物将提供较大的抵抗滑动之拉力，从而提高抗滑稳定性，一般说来，对于抗滑安全系数可提高0．3左右。

土工织物垫层可有效地限制和减小地基的侧向位移和剪应变，有效地降低路基的变形阻断地下水，而土只有当剪应力大于其破坏值才会发生剪切破坏，因此土工织物加筋垫层的水平约束作用有利于增强地基的抗滑稳定性；此外侧向位移减少将使竖向沉降随之减少5%左右。

采用土工织物加筋后的垫层具有一定的抗弯刚度，即当其承受不均匀压力或地基产生不均匀沉降时可以对承受的压力进行调整，即垫层下的压力承受不同垫层顶面所受压力，使得垫层抗变形能力即受力面增大。

土工织物加筋垫层与未加筋垫层相比，强度特性和应力一应变关系指标均有所变化，强度提高使加筋垫层的应力扩散效应更加明显，应力趋向于均匀化有利于提高地基抗滑稳定性和减少地基不均匀沉降。

土工格栅自身具有良好的渗透性，当垫层材料渗透性不能满足排水要求时，土工格栅加筋同时也可以改善垫层的透水性，常采用一层土工格栅加筋300mm 厚砂砾垫层替代加筋500mm厚砂砾垫层．力口筋作用，能增强土体的抗拉强度和抗变形能力，提高建筑结构的稳定性。

土工织物还可以起隔离作用，即将地基软土垫层及路堤填料有效地分隔开来，确保垫层水平连续性，从而使砂垫层厚度可适当降低，用土工织物隔离不同的建筑材料，如土体与砂粒、砂粒与砾石、土体与砼等，可以使两种或多种材料间不流失、不混杂，保持材料的整体结构与功能，使构筑物荷载承受能力加强。

滤层作用，土工织物具有良好的透水透气性能，能有效地截留土颗粒，细砂、小石而滤去水流，保持土石工程的稳定，也可起排水作用。

非组合土工织物是良好的导水材料，利用它可以在土体内部形成排水通道，将土体结构内部多余水分外排。

土工织物能有效地将集中应力扩散、传递或分解，防止土体受外力作用而破坏，采用土工膜或复合防水材料，可有效防止其它液体的渗漏，保护环境和建筑工程的安全稳定。

4 深层软基处理技术

4.1 袋装砂井法

袋装砂井法是高等级公路软基处理中较为成熟的方法之一，采用的是袋装砂井排水固结措施，其施工简便，费用较低，加固效果较好。施工时将袋装砂放入套管井内，填塞密实，逐节拔出套管，顶面铺设水平砂垫层或排水砂沟。软基中的水分在上部路基填土载荷的作用下，通过砂与水平砂垫层或纵横相连通的排水砂沟相通，形成排水通道，使软基中的水分排走，从而达到排水固结软基的目的。

4.2 挤密砂桩法

挤密砂桩是采用类似沉管灌注桩的机械和方法，通过冲击和振动，把砂挤入土中而形成的。挤密砂桩的主要作用是将地基挤实排水固结，从而提高地基的整体抗剪强度与承载力，减少地基的沉降量和不均匀沉降。这种方法一般能较好地适用于砂性土，不适用于饱和的软粘土地基处理。挤密砂桩用砂标准要求与袋装砂井的砂基本相同，不同的是挤密砂桩也可使用砂和角砾的混合料，含泥量不得大于5％。

4.3 振冲碎石桩法

振冲碎石桩和挤密砂桩不同，它不是使地基挤密，而是与周围土共同组成复合地基。碎石桩处理软基过程就是用振冲器产生水平向振动，在高压水流作用下边振边冲，在软弱地基中成孔，再在孔内分批填入碎石料，这时振冲器边振动边上拔，使得碎石料振挤密实。碎石料是被嵌入土中的。碎石料能成桩主要是依靠四周土的拥挤，以及自身碎石料振实而产生的石料之间的咬合力的作用而形成一根根直径约为70 cm～110cm的碎石桩桩体。

碎石桩就其本质而言仍是地基的一部分，但它又能起到桩的支承作用，故而它与周围土体共同组成的地基为复合地基。

碎石桩桩体是一种散粒体的粗颗粒料，它具有良好的排水通道，有利于地基土的排水固结。因此，在软基处理中，特别是具有高填土桥头等过渡路段，为了减少地基土的变形，提高地基土的承载力，增强地基土的抗滑稳定能力，采用碎石桩加固处理是较理想的方法之一。

4.4 粉喷桩

粉喷桩是利用粉体喷射搅拌机械在钻成孔后，借助压缩空气，将水泥粉等固体材料以雾状喷入需加固的软土中，经原位搅拌、压缩并吸收水分，产生一系列物理化学反应，使软土硬结，形成整体性强、水稳定性好、强度较高的桩体，与桩间土一起形成复合地基，从而提高路基强度。其特点是强度形成快、预压时间短、地基沉降量小。粉喷桩加固软基主要适用于高含水量、高压缩性的淤泥、淤泥质粘土及桥头软基的处理。有关试验表明，一般含水量大于35％ 的软基宜选用粉喷桩。

4.5 塑料排水板

塑料排水板是一种能够加速软土地基排水固结的垂直排水材料。当它在机械力作用下被插入软土地基后，能以较低的进水阻力聚集从周围土体中排出的孔隙水，并沿垂直排水通道排出，使土体固结，从而提高地基的承载力。

塑料排水板有复合型和单一型两类。目前，在我国公路施工中多数使用的是复合型结构。其结构由用于滤水的外膜及形成骨架和排水通道的芯板组成。芯板是用高压聚乙烯工程塑料制成，板面两侧沿纵向嵌有若干条不同断面形式的排水沟槽构成排水通道。芯板表面光滑，尺寸均一，并能耐酸碱、抗腐蚀。滤水外膜为绦纶无纺土工布，

套在芯板外层，用来过滤土体中排出的孔隙水，防止芯板排水通道被粘土堵塞，保证排水通畅。

结束语

公路在通过软土地区时，路基在施工期间的稳定性和建成后的剩余沉降，差异沉降是工程建设人员极为关注的问题，而地基处理技术是解决该问题的主要手段，目前对软土地基处理方法很多，各有各的长处，应用时要因地制宜，结合所处路段的实际情况定出比较好的方案，并且应对复合地基选择合适的检测手段进行检测，确保施工质量。