公路工程中软土地基处理方法分析

公路工程中软土地基处理方法分析

董鸣亮

山东建筑大学 交通工程学院 山东济南 250100

摘要：随着我国经济水平的快速发展，高等级道路的建设需求也不断地扩大。但由于道路地质形成的特殊性，沿线路基下经常存在深厚的软土层，若对软土地基处理不当，有可能因地基沉降或差异沉降过大而影响道路的正常使用功能。软土地基的处理质量直接影响到路基的基础承载力，也是保证道路建成后安全、高效运营的关键。所以选择合理的软基处理方案及方法快速实施，从而取得预期的经济和社会效益，就具有重大的实际意义。文章主要介绍了软土的成因及工程特性，并列举了几种典型的软土地基处理方法，在实际工程中选择合适的地基处理方案。

关键词：软土地基；地基处理；强夯法；公路工程

0引言

软土(soft soil)一般指基础为灰色的外观，天然孔隙比大于或等于1，且天然含水量大于细颗粒土的液限值[1]。包括粉土、泥炭、泥炭土等。软土地基的天然基础相对薄弱，在工程特性方面该地基不能满足工程设计和变形的要求，在受到地震力的情况下极易发生液化、震动塌陷和失去稳定等状况。这就需要研究软土的工程特性并选取合适的地基处理技术来提高软土地基进行强度和稳定性。

1软土的工程特性

1.1软土的成因

软土是在静水或缓慢水流、缺氧、多有机质的条件下生成的，往往与泥炭和粉砂交错沉积。绝大部分生成于全新世的中晚期，也有软土层埋藏在密实的硬土层之下，生成期较早[2]。但总的说来，在各种土中，软土应该说是比较年轻的沉积物，甚至还存在正在继续沉积的欠固结软土。软土地基主要指自然界力生成的地基，有时也包括弃土、吹填土鸡滨海围涂造地或山间填土地区的地基。

1.2软土的性质

软土的性质与地基土的成层构造、沉积年代、成因类型有密切关系。不同年代和成因的软土，其物理性质指标尽管可能相近，但作为地基，工程性质却可能相差很大[7]。所以，对软土的认识应在掌握其物理力学性质指标的同时，全面分析生成环境、年代、成份、结构和构造。软土具有下列性质：

（1）含水量较高，孔隙比较大。由于软质土层的组成主要由黏土含量以及泥沙颗粒组成，同时成分中存在大量非无机质物质，有粘土矿物，高岭石和伊利石等。这些矿物颗粒很细，呈片状，表面带负电荷，它与周围介质的水和阳离子相互作用，形成偶极水分子，并在表面形成吸附水膜，在不同的地质环境中沉积形成的絮体结构。所以这类土的含水量和孔隙比都比较高

（2）透气性差。一般情况下软质土层的在透渗系数一般i×10^-5~i×10^-7cm/s 之间，所以固结的速度很慢在荷载的作用下。当土壤中的有机质含量较大时，土壤中可以产生气泡，从而降低了渗流通道的渗透性。

（3）低抗剪强度。通常情况下软质土层的抗剪强度比较低，这种情况的产生与固结排水度有着密切联系。当不排水的情况下，内摩擦角接近于零，以及衔接一般是20~25kPa。根据土工试验成果显示，软土的抗剪强度在自然非排水的情况下一般不大于20kPa，而且抗剪强度会在5~25kPa范围进行变化，并且其有效内摩擦角会在20度到35度上下浮动[3]。

（4）较高的可压缩性。一般来说，软质土层的压缩系数一般为0.5~1.5Mpa，

最 高 可 以 达 到4.5Mpa，压 缩 指 数 约 为0.75~0.35，与 天 然 含 水 量 的 关 系 是CC=0.0147w-0.213[2]。欠固结状态土沉降在加载。当应力不大于初始固结压力时，地基的软土在不流动水或慢水流、低氧和大量非无机质物质的条件下形成。

（5）具有明显的结构。软土一般是成絮状的结构类型，在这点上海洋黏土的絮状结构表现的最为明显。这种土壤一旦受到干扰（振动、混合、挤压等），土壤的强度就会明显减少，甚至处于流动状态。

（6）具有明显的流变特性。软土在承受荷载的情况下，伴随着剪应力作用下引起的慢剪变形，并可能引起软土抗剪强度的降低，在完成一次固结沉降后可能会继续产生相当大的二次固结沉降。

2常见软土地基处理方法

软质土层因为本身的高含水率、高压缩性、低强度、弱渗透性、变形所需的时间长等工程特性，所以不能像其它原始地基那样直接用作天然地基，必须通过技术措施改良地基土以降低地基在承受载荷的情况下的产生的变形或不均匀下沉。众所周知路基出现裂缝和破坏情况的主要原因就是由路基下沉引起的，因此我们必须采取最为合理的软土地基处理工艺来进行地基土的改良。我国目前掌握多种软基改良技术，且各自有各自的使用范围，下文具体介绍几种常见的处理方法。

2.1表层排水法

表层排水法在路基在地面上的沟槽开挖，主要目的是利于地表水的排出，减少表面土层的含水率，为施工现场的大型工程机械提供良好的施工环境，为了发挥开挖盲沟在实际工程中的作用，常用透水性良好的砂砾回填。沟道布局应充分考虑地形和土壤条件，使排水畅通。

2.2强夯法

强夯法称为动力固结法，这种方法是反复锤（通常15-45t）提到的自由落体的高度（落距10-50m）夯实路基，目的是降低路基强度和压缩性的方法。

2.3换填法

换填法就是将基础地面一定范围内的软质土层清理出去，之后以材质比较硬材料置换填充，比如片石、鹅卵石、钢渣、煤矿渣等。为了在换填之后能够达到良好的处理效果，在施工过程中需要以人工配合机械的方法进行分层分步换填并及时按照设计规定进行夯实、碾压，达到规范规定的压实度。

2.4水泥搅拌桩法

水泥搅拌桩的加固机理主要是通过灌入孔内的水泥水合物与周围土体混合反应来形成强度较大的复合土体，各个钻孔都经过处理后与周围的软土结合在一起形成连续的加强复合地基从而提高软土路基的载荷能力、整体稳定性，减少路基的沉降量[4]。

静力排水固结法[5]对天然地基，或先设置在砂井基础上，垂直排水，然后利用构造物本身的分量逐渐分级荷载，或在现场施工前进行加载预压，加快土壤孔隙水的排出，推进土壤整体的逐渐固结。在排水固接期间，土壤的超静水压力慢慢的流失同时土体的应力不断增强，地基抗剪强度随之提高，下沉过程提前进行。

2.6反压护道法

反压护道法，是在需要处理的路基的两侧，通过使用渗水性、自稳性相对较好的砂性材料来填筑一定宽度、高度的护道，以此来抵消路堤下的可流动性土质向两侧凸起的应力，以这样的原理来保证路基整体的稳定性能[6]。

3结语

实际工程中，在选择地基处理方案时要结合地基处理技术本身的适用范围、具体工程对地基荷载能力的要求、施工现场条件因素、处理技术原理、工程的工期以及施工投入资金情况等多方面因素进行全方位的考虑，联系实际工程及各种因素影响，将不同的处理方案进行比较分析，从中选取最为经济合理的软土地基处理方法。

参考文献

[1] 马卓. 公路工程中软土地基处理技术应用的研究[D]. 长安大学, 2011.

[2] 戢英. 软土地基处理技术及在公路施工中的应用[D]. 天津大学, 2007.

[3] 柏松平. 云南复杂地质环境公路地质病害诱发机理及其对策研究[J]. 昆明理工大学,2008

[4] 潘长胜. 水泥搅拌桩加固松花江河漫滩相软土地基应用研究[D]. 长安大学, 2014.

[5] 肖策. 静力排水固结法在软土路基处理中的应用研究[J]. 施工技术, 2015. 44(08):

p. 102-108.

[6] 黄瑞章. 道路工程软土地基处理方案选择研究[D]. 福建农林大学, 2013.