软土地基处理及沉降预测方法

高 曌，杨大红

(1.黑龙江省公路勘察设计院;2.黑龙江省龙建路桥第一工程有限公司)

1 软土地基处理方法及其适用条件

1.1 表层排水法

表层排水法适用于土质较好、含水率过大的软土地基，填土之前，在地表开挖沟槽排除地表水，同时降低地基表层部分的含水率，以保证施工机械通行，为了使开挖水沟在施工中发挥盲沟作用，常用透水性良好的砂砾回填。

1.2 砂垫层法

地基上部软土层较薄且含水率较大时，在软土地基上铺垫厚度0.5～1.2m左右的砂垫层。这样可达到固结软土层，使砂垫层起到上部排水层的作用，同时砂垫层又成为填土内的地下排水层，有利于降低填土内的水位。

1.3 铺垫材料法

对于地基土层不均匀，可能发生局部不均匀沉降和侧向位移的路段，可利用所铺设材料的抗剪和抗拉力来增强施工机械的通行，均匀支撑填土荷载、减小地基局部沉降和侧向位移，以提高地基的支撑力。目前常用的铺设材料有无纺布、土工格室、玻璃纤维格栅等。

1.4 竖向排水法

在粘性土地基中设置垂直的排水通道，以缩短排水距离，促进地基排水固结，增加抗剪强度。目前主要采用塑料板排水法和袋装砂井法，处理深度为15～20m，超过这一深度工程费用将明显增大。本法很少单独使用，多与加载法或缓速填土法并用，对土层厚度大、均质的粘土地基最为有效，对泥炭地基效果较差。

1.5 深层搅拌桩法

对软土厚度较大，换填处理比较困难的非饱和粘性土或砂土地基，可利用深层搅拌桩法加固，利用水泥或水泥浆作为固结剂，通过特制深层搅拌机械，在地基深部把软土与固结剂强制拌和，使其成为具有较好整体性、水稳定性，又能满足强度要求的加固土体。这些加固土体与天然地基形成复合地基，共同承担上部荷载，极大地提高了地基承载力。

1.6 挤密桩法

对软土较厚，换填处理比较困难的非饱和土和粘性土或砂土地基，也可采用挤密桩法。其原理是在土基中成孔后，在孔中灌以砂、石、土、灰土或石灰等材料，捣实而成直径较大的桩体，利用横向挤密作用，使地基土颗粒挤密，孔隙减小，从而提高地基承载力，减小地基土的变形。

1.7 强夯法

强夯法又称振动固结法，是反复地将一个8～40t的重锤从6～40m高空自由落下，对湿软土地基进行强力夯实。利用在地基中所产生的冲击波和动应力，可以加速土体的固结，提高地基土的强度。加固后的土基承载力会明显提高，沉降量也相应减小。它的特点是工艺简单、效果好、速度快、费用较低、节省材料、不需要预压，而且适用土层范围广(碎石土、砂土、低饱和度的粉土与粘土、湿陷性黄土、杂填土和素填土)，但对于饱和的淤泥质粘土和淤泥则要慎重选用。

2 软土地基沉降预测方法及适用条件

2.1 瞬时沉降计算

瞬时沉降计算公式有两类。

其中，ρs为填料密度;H为路堤填筑高度;A=12.4-0.44Equ，Equ为无侧限抗压试验得到的弹性模量的平均值。式⑴适用于短期沉降、填方施工结束前发生的场合。

(2)利用弹性理论推导出的理论公式

(1)经验公式一般采用日本《高等级公路设计规范》提供的经验公式

其中，p为均布荷载;B为荷载面积的宽度;Cd为考虑荷载面积形状和沉降计算点位置系数;E和μ为土的弹性模量与泊松比。

2.2 总沉降计算

计算总沉降的方法很多，如e-p曲线法、e-lgp曲线法等。在高速公路软基工程中，分层总和法应用得比较广泛。总沉降量S的数学表达式

其中，ΔPi为第i层上附加应力增量;Hi为第i层的土层厚度;Esi为第i层的压缩模量，通过试验求得。由于分层总和法是在无侧向变形条件下推导出的压缩量公式，往往计算结果比实际沉降量偏小。

2.3 工后沉降预测方法

在恒载后的任何时间t相应的沉降量St可用双曲线方程表示，即

当t→∞时，可得最终沉降量计算公式

其中，S0为任选起始时间t0对应的沉降量(恒载下);A、B为待定系数，可以从t0后实测沉降曲线中求得。本法适用于拥有恒载后较长时间沉降监测数据的情况。

3 结语

由于各种软土地基处理方式和沉降预测方法都有其适用范围和局限性，没有一种方法是万能的。加之具体工程情况复杂，地质情况千变万化，因此对每一个具体工程都要进行具体细致分析，从地基条件、处理要求、工程费用以及原材料、机具来源等方面对地基处理方式以及沉降预测方法进行合理的选择，从而保证软土地基加固的效果。

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