堆载预压法处理道路软基加固机理简析

徐旭文

摘 要：近年来，我国社会经济快速发展，各种道路基础设施建设工程的数量也在增加。道路建设的关键环节是路基处理，而道路软基的处理是道路工程建设中的难点。在我国许多地区，尤其是沿海沿江地区，分布着冲击或沉淀形成的软土，这类软土水分含量较高，很难渗透多余的水分，因此土壤本身强度差、薄厚不均。为了有效减轻施工之后的路基下陷程度，我们需要采取一定的方法处置道路软基。常用的方法包括堆载预压、添加钢筋、置换以及复合地基方法等。在这些方法中，堆载预压法的处理效果良好，且综合成本较低，因此被广泛采用。

关键词：堆载预压法；道路软基加固；机理

要想提高道路工程的整体质量，就要采用恰当的方法处理道路路基。加固路基的目的是提高天然路基的承受能力，同时防止路基在高负荷作用下发生扭曲，以减小道路的沉降数值。最近几年，道路软基的加固方法正在向着多样化的方向发展，处理地基的新技巧也越来越多，例如：施工人员可以采用搅拌水泥土、高压灌注泥浆、静压灌注泥浆和排水加固等方法来处理软基。堆载预压法是其中一种加固方法，这种方法易于操作、成本低廉、施工效果较好，因此被广泛应用于多种形式的软基处理工程中。我们应当运用应力的相关原理来分析这种处理方法的有效应力改变状况，同时分析道路软基的强度变化规律和伸缩变形规律，测量利用这种方法进行软基处理的实际效果。

一、堆载预压法处理道路软基的基本原理

（一）软土地基强度改变原理

通常情况下，已经饱和的软土会承受一定的负荷作用力。在作用力形成的初期，这种负荷全部由软土中的孔隙水承担，这会给孔隙中的水带来很大的压力。压力较大的孔隙中的水分会逐渐流向压力较小的那些部位，这就是孔隙内部水分的压力分散过程。由于粘土的渗透能力不强，孔隙内部水分流动的速度比较缓慢，因此，水分压力的分散是一个相对漫长的过程。随着孔隙内部水分的排出，土壤会产生压缩而改变原有形状，土层的强度也会变大。

从上述过程中可以看出：孔隙内部水分的分散过程，就是土壤自身的加固过程，同时也是土体强度变大的过程。因此，为了提升道路软基的土层强度，防止道路地基发生较为强烈的下陷，就应当在开始施工之前，尽快排出土壤中的一部分水分。孔隙内部水分排出的方式包括三种：第一种是在地面上增加特定压力，造成土壤内部的压力差值，迫使水分流出；第二种是在土层内部特定位置施加一个负的压力，也会在土壤内部造成压力差值，促使水分向着负压的区域流动；第三种是利用电力在土壤内部造成电势的差值，从而排出土壤中的水分。这三种方法都利用了排水和加固的原理。

（二）软土地基加固处理原理

堆载预压法的核心原理，就是在开始施工之前，用与规定负荷等同或偏大的负荷来堆积施工现场，增大道路软基的硬度，减小道路在施工后期的沉陷数值。等到软基的强度改变到特定程度之后，再移走预先设置的负荷，并在经过施压的土壤上面开始铺设道路。在某些情况下，为了尽量减少加固地基的时间，加快土壤的固结速度，我们还可以在路基内部设置特定深度的竖向排水管道。

采用堆载预压的方法，主要是通过一段时间的压力施加活动，使软土地基内部的孔隙水分压力逐步消解，使土壤的有效应力增大，从而达到减小道路软基沉陷概率的目标。用这种方法加固道路软基时，在土层内部形成的水分压力消解之后，土壤的固结就完成了，根据应力的相关原理，土壤本身的强度将会增大。采用这种方式进行路基加固的效果，通常取决于堆载的体积和水分压力的消解速度。为了满足特定的效果需求，有时会需要较大体积的堆载，但是堆载的持续时间不能过短，预压的时间也应当被恰当控制。

二、堆载预压法处理道路软基的加固要点

首先，在施工活动开始之前，需要进行一系列的测量活动，以便确定砂井的桩体位置。在施工开始之前，测量人员需要反复测量导线点和水准点的具体位置，确保测量数值的精确程度符合相关要求。要对某些重要的控制点采取保护措施，设置桩体或者控制网等设备。测量时可以选用全站仪和水准仪等科学设备。在施工进程中，重要的测量点应当被保护，并经常被反复测查。

其次，在处理道路软基之前，要彻底清理施工现场，清除现场表层的泥土、各种杂物以及树枝树根等物质，用大型设备将它们运离现场。要妥善安排施工期间用到的排水系统，做好对于地表积水、水塘积水等的抽取、清除淤泥和回填工作。在清理完场地之后，要在场地的地表铺设一层约为20厘米厚的沙砾层，且用相关设备如推土机将它整理平整，然后再进行相关作业。

再次，施工人员要遵守特定的施工流程。要根据事先设置好的间距，来准确定位木桩，在为机具进行定位时，要保证锤的中心与地面在同一条基准线上，同时采用测量仪器来观察控制架的垂直程度；在将钢管打进土壤中时，要注意打入的深度，确保深度符合既定要求；在进行压砂活动时，要事先准备特定重量的砂，将砂带的底部扎紧，然后缓慢放置在小孔内部，再将砂带的上部固定在漏斗上面，将干燥的砂石通过漏斗振动入袋子，直到袋子被装满。最后，要将套管拔至砂垫层上面，将砂带留在土层内部。将套管移动到下一个桩体处，按照同样的步骤进行施工。

在选择填充原料时，要注意选取的砂石原料含泥不能超过3%。袋中装的砂石要经过风干，不能将带有水分的砂石装进袋中，以避免袋内的砂石在干燥之后体积缩小，造成砂井长度变小或者与排水垫衔接不上等问题。在将砂石灌入袋子之后，要摆放在通风良好的露天场所，同时避免阳光直射，防止砂袋发生老化等。在利用相关设备进行定位时，要保证定位的准确性，确保垂直程度符合要求。为了有效控制砂井被打进土层的深度，我们还可以在钢套管上面设定尺度，以便保证砂井底部的标准高度与预定的要求相符合。

三、堆载预压法处理道路软基的注意事项

堆载预压施工方法用到的主要原理就是有效应力原理。它是在增加土层总压力的基础之上，来加大土壤本身的有效应力，从而起到固结道路软基的效果。通过认真分析土层强度改变的原理和土壤形状改变的原理，我们可以推知：采用堆载预压的方式，能够有效提升土壤地基的强度，同时降低路基下陷的概率。在探讨堆载预压方法加固道路软基原理的基础上，我们建议施工人员注意以下兩点：

首先，在采用这种方法处理道路软基的时候，根据以上分析可以推知，土壤会向着两侧挤出，从而发生变形。因此，在具体堆载的时候，特别是在添加的土层较厚时，要注意控制好土壤的堆载速度，防止由于堆载过快而产生坍塌等，引起道路工程质量事故。

其次，在采用堆载预压方式处理道路软基时，应当首先设置一套科学性强的施工现场观测体系，采用先进设备对施工进度和土层情况进行观察和测量，保证被加固土层的安全和加固的实际效果。

四、结语

堆载预压法，也称为袋装砂井方法，是一种被普遍采用的新型道路软基加固处理方法。这种新式的处理方法施工流程简单、处理成本较低，经过处理的道路软基质量可靠、性能良好。与其他路基处理技术相比，堆载预压处理技术具有施工期限短、工程造价低等独特优势。在实际施工过程中，施工人员要严格遵守工程的质量控制标准，选取合适的施工设备，如打桩设施等，以提升工程的综合效益，确保道路工程质量。

参考文献：

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