任何一种软基加固方法都有其局限性,各种加固方法都有它一定的使用条件和范围。因此,针对具体的软基加固工程应综合考虑各方面的因素,如设计施工条件、场地环境条件、上部结构和荷载作用条件、软土性状条件、经济技术条件以及工期条件等。
  关键词软土路基、加固、处置方案、水泥搅拌桩
  一、概述
  软土是指天然含水量高、孔隙比大、压缩性强、抗剪强度和承载力低的软塑到流塑状态的细粒土。在软土地基上修建道路,若不进行处治,就会导致路基不均匀沉陷、路面开裂等病害发生,对道路的稳定性、安全性影响较大,同时会增加营运期的养护成本。因此选择适当的软土地基处理方法,高处理水平对加快建设速度、降低工程成本具有重大意义。
  任何一种软基加固方法都有其局限性,各种加固方法都有它一定的使用条件和范围。因此,针对具体的软基加固工程应综合考虑各方面的因素,如设计施工条件、场地环境条件、上部结构和荷载作用条件、软土性状条件、经济技术条件以及工期条件等。因此,在决定软基处理方案前必须进行详细的调查研究。
  二、软土地基处治方案的分类
  软土地基处理方法的分类多种多样,按时间分为临时处理和永久处理;按处理深度分为浅层处理和深层处理;按地基处理原理大体上分为动力固结法、置换法、排水固结法和复合地基法等,这些分类方法也不是严格区分开来,往往一种处理方法可能会有几种不同的作用。
  1)、动力固结法是利用夯锤从高处自由落下反复夯击地基,使软土在外力作用下得到振实、挤密,从而高地基的强度。
  2)、置换法是将地基底面以下处理范围内的软弱土层挖除,然后置换强度较大的砂砾、碎石土、素土、石灰土等透水性好以及其他性能稳定、无侵蚀性的材料,并分层压实。
  3)、排水固结法其原理是地基在荷载作用下.通过布置竖向排水体和水平排水层,将土中的孔隙水排出。一般是由排水和加压两个系统组成,排水系统主在于改变地基原有的排水边界条件,增加孔隙水排出的通路,缩短排水距离,该系统是由竖向排水体和水平排水层构成。加压系统是用路基填土堆载预压施加起固结作用的荷载,使土中的孔隙水产生压差而流向排水系统最终固结。
  4)、复合地基法是在天然地基的土体内增加人工增强体(桩)构成人工地基,在地基中应力按材料模量重新进行分布,大部分荷载由桩体承担,桩间土的应力相应减小,但土体仍与增强体共同承担荷载。在桩体的复合地基中桩的作用是主的,桩又可以根据材料和强度分为散体土类桩——柔性桩(如碎石桩、砂桩),水泥土类桩——半刚性桩(如水泥搅拌桩、旋喷桩),混凝土类桩——刚性桩(如树根桩、CFG桩、各种砼桩)。
  表1常用地基处理方法分类表
  分类 动力固结法 置换法 排水固结法 复合地基法 其他方法
  处 理 方 法 强夯法 换填法 堆载预压法 砂桩 反压护道法
   重锤夯实法 抛石挤淤法 砂垫层预压法 碎石桩 土工材料加固法
   爆破法 轻型材料置换法 砂井预压法 钢渣桩 冻结法
   轮胎土 袋装砂井预压法 深层搅拌桩 烧结法
   塑料排水板预压法 高压旋喷桩
   真空预压法 树根桩
   电渗预压法 CFG桩
   降水预压法 砼薄壁管桩
   预应力砼管桩
  这些处理方法都有各自的特点、适用范围和存在的问题,具体应用时应综合考虑一下以下因素
  1)、地基条件
  地基条件包括,地形及软土成因、地基成层状况;软弱土层厚度、不均匀性和分布范围;持力层位置及状况;地下水情况及地基土的物理和力学性质。如果软弱土层厚度较薄时沉降量少,滑动破坏危险性小,可采用简单的浅层换填法;软土层较厚时,则可按加固土的特性与地下水位的高低采用排水固结法、挤密桩法等。如果遇到砂性土地基则主考虑解决砂土的液化问题。若软基中局部地方有含水量超过3%以下的碳泥,透水性小,一旦扰动则强度迅速降低,采用碾压基本不可能使强度增加,一般采用置换法进行处理。如遇杂填土地基,在一般情况下采用深层挤密法。如遇软土层中夹有砂层,则一般不需设置竖向排水井。
  2)、场地条件
  在地基处理施工中应考虑场地的环境影响。当采用堆载预压时,将会有大量土方运进输出,既有大量堆放场地,又不能影响交通;当采用高压喷射注浆或石灰桩时,有时会污染周围环境;当采用水泥深层搅拌桩时,对施工人员的健康有一定影响。总之,施工对场地的环境影响也不是绝对的,应慎重对待和妥善处理。
  3)、施工条件
  当求施工工期较短时,则不宜采用堆载预压法;当工程场地附近就有石料供应时,则应考虑采用碎石桩和碎石垫层等方案。
  4)、道路条件
  所谓道路条件是指道路性质(不同等级的道路,其设计荷载不同)、道路几何形状及道路位置等。
  在考虑处治方案时应本着技术上先进、经济上合理、施工上可行的原则,根据当地的工程地质条件、处理范围、填土高度、工期求、材料、机具设备的来源和工程费用等因素进行经济及技术比选,使选择出的处治方案能达到因地制宜、就地取材、保护环境、节约资源、安全实用的最佳效果。
  三、软土地基处治方案在工程应用中的实例分析
  1)、南海三山(国际)物流港区港口南路(即原岗东路) 一期工程
  本项目无大型构造物,工期受软基处理控制因素较大(总工期13个月),填土高度较低,大部分为低填路段,堆载预压效果不好,且项目周边堆载预压土源缺乏,因此本项目设计考虑采用复合地基和路床换填处治方法。具体软基处治方法如下
  ①、对于一般低填软基路段,经测算工后沉降满足求时,采用“路床换填+抛压片石”的处治方法。低填浅挖路段路基容易产生不均匀变形的病害,为保证填土高度小于(路面厚度+8cm)的低填浅挖路基的路床稳定性,对路床范围进行换填碎石和石屑处理,同时在路床以下抛压8cm片石挤淤。碎石和石屑的填筑求均应满足路床压实度。
  ②、对于桥头、涵洞地基软土处理和其他填土较高的一般路段,采用“水泥搅拌桩”的处治方法。“水泥搅拌桩”桩径5cm,采用梅花形布置,桩间距在1.1m~1.5m,碎石垫层厚3cm,铺设1层土工格栅。对于桥头路段,处理长度桥头段1~15m,过渡段约2m,桥头桩间距采用1.1~1.2m,过渡段采用1.2~1.4m;箱涵路段,箱涵范围采用1.2m间距,过渡段处理长度为2m,过渡段处理间距为1.3~1.4m;圆管涵路段,圆管涵范围采用1.3m间距,过渡段长度为1m;一般路段,填土高度高于1.5m时采用水泥搅拌桩处理,处理间距采用1.5m。
  该项目通车后,经测算,工后沉降均满足规范求,处理效果较好。
  2)、广州黄埔区护林路工程
  根据钻探资料分析,场地的特殊土主为具流变性及触变性的淤泥、淤泥质亚粘土,场地分布较广,该层具高灵敏度、高压缩性和易触变失稳的特点,对地基基础稳定性影响较大,当地面堆载量较大时淤泥、淤泥质亚粘土会压缩变形或流动变形,因此,必须予以处理。
  根据钻探结果可知,本项目软土埋深一般在1m以内,最深在13m以内,填土高度在1m~4.5m,施工工期预计在12个月左右,道路下需埋雨水、污水等众多管线,本设计结合方案设计审查意见和广州软土处理的习惯方法,对位于地表深度小于2.5m的软土采用换填处理;对软土埋深大于2.5m的路段采用水泥搅拌桩复合地基处理。
  该项目部分路段已通车,经运营后显示,处理效果较好。
  3)、赣州和谐大道工程
   根据地质详勘结果可知,该工程沿线的不良地质为软耕土层、现代水塘淤积层,沿线存在松散的杂填土和素填土层,设计对全线的耕土、浅层杂填土、素填土作换填处理,换填厚度为耕土、杂填土、素填土厚度,换填材料为砂性土。对于夹有多层粉砂路段,则采用在夯坑中回填碎砾石后进行强夯处理。过鱼塘路段填筑地基前均需清淤换填粘性土,清淤厚度按.8m计算。
  该项目建成通车后,工后沉降较小,行车平稳,整体处理效果较好。
  四、结语
  任何一种软基加固方法都不可能是万能的,各种加固方法都有它一定的使用条件和范围。因此,在决定软基处理方案前必须进行详细的调查研究,根据工程的实际情况,分析研究选定合适的处理方案,使选择出的处治方案能达到因地制宜、就地取材、保护环境、节约资源、安全实用的最佳效果。
  
  参考文献
  1 JTG D3-24,《公路路基设计规范》
  2 黄兴安,《公路与城市道路设计手册》。中国建筑工业出版社
  3黄生文,《公路工程地基处理手册》。人民交通出版社
  
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