軟土路基處理方法概述

1、軟土路基處理方法概述(2008-02-25 20:15:49)轉(zhuǎn)載摘要：軟土路基的加固有很多種方法，本文對(duì)常用的幾種方法從加 以解釋對(duì)其加固機(jī)理，作用，作用范圍以及個(gè)別的工程實(shí)例的闡述.新 型的加固材料以及新工藝的開(kāi)發(fā)和利用對(duì)提高軟土路基的加固技術(shù) 水平所起的重要作用等做以簡(jiǎn)單的闡述.在道路工程中經(jīng)常會(huì)遇到軟土路基，由于高速公路、高速鐵路的發(fā)展， 對(duì)地基的承載能力要求越來(lái)越高，天然的軟土地基遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足這些 高檔次的構(gòu)造物對(duì)地基承載力的要求。20世紀(jì)8090年代，由于人口 膨脹土地資源日益緊張，同時(shí)軟土路基加固的技術(shù)也有了長(zhǎng)足的發(fā) 展，經(jīng)濟(jì)條件有所改善，各種軟土加固理論得到了充分的應(yīng)用與驗(yàn)證，

2、 軟基加固技術(shù)也得到長(zhǎng)足發(fā)展，在不同的領(lǐng)域里均有涉獵；到20世紀(jì) 90年代以后，各種各樣的軟基處理技術(shù)已廣泛地應(yīng)用在各種道路工程 中。地基中常見(jiàn)的軟土，一般是指處于軟朔或者流朔狀態(tài)下的粘性土。其 特點(diǎn)是天然含水量大、孔隙比大、壓縮系數(shù)高、強(qiáng)度低，并具有蠕變 性、觸變性等特殊的工程地質(zhì)性質(zhì)，工程地質(zhì)條件較差。選用軟土作 為路基應(yīng)用，必須提出切實(shí)可行的技術(shù)措施。這種土質(zhì)如在施工中出現(xiàn)在路基填土或橋涵構(gòu)造物基礎(chǔ)中，最佳含水 量不易把握，極難達(dá)到規(guī)定的壓實(shí)度值，滿足不了相應(yīng)的密實(shí)度要求， 在通車(chē)后，往往會(huì)發(fā)生路基失穩(wěn)或過(guò)量沉陷。其危害性顯而易見(jiàn)，故 禁止采用。在軟土地基上修筑路堤，特別是橋頭引道，如不

3、采取有效的加固措施， 就會(huì)產(chǎn)生不同程度的坍滑或沉陷，導(dǎo)致公路破壞或不能正常使用即所 說(shuō)的橋頭跳車(chē)。一般地，除要確保新填筑路基的密實(shí)度以減少沉降外，包括原地面的地基總沉降必須達(dá)到基本穩(wěn)定，沉降量大致達(dá)到 總沉降量的80%以上時(shí)，才容許鋪路面。軟土地基沉降嚴(yán)重時(shí)，不僅 增加填方數(shù)量，而且沉降或水平位移對(duì)臨近填土的橋臺(tái)、擋土墻、涵 洞，甚至對(duì)附近的住宅、農(nóng)田以及路線的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)都會(huì)產(chǎn)生很大的影 響。為此，根據(jù)地基土的工程特性，選用適當(dāng)?shù)奶幚泶胧?。?jīng)過(guò)長(zhǎng)期的實(shí) 踐，在公路、鐵路中形成了多種形式的軟土地基處理方法，結(jié)合很多 的施工企業(yè)多年施工經(jīng)驗(yàn)及有關(guān)專(zhuān)家學(xué)者的論述進(jìn)行總結(jié)歸納如下： 1換填墊層法當(dāng)軟弱土

4、層厚度不很大時(shí)，可將路基面以下處理范圍內(nèi)的軟弱土層部 分或全部挖除，然后換填強(qiáng)度較大的土或其它穩(wěn)定性能好、無(wú)侵蝕性 的材料（通常是滲水性好的中粗砂）稱(chēng)為換填或墊層法。此法處理的經(jīng) 濟(jì)實(shí)用高度為23m，如果軟弱土層厚度過(guò)大，則采用換填法會(huì)增加 棄方與取土方量而增大工程成本。通過(guò)換填具有較高抗剪強(qiáng)度的地基土，從而達(dá)到增強(qiáng)地基承載力的日 的，滿足構(gòu)筑物對(duì)地基的要求。主要加固方法有換填、拋石擠淤、墊層、強(qiáng)夯擠淤幾種。墊層法根據(jù) 材料的不同可分為砂（礫石）墊層、碎石墊層、粉煤灰墊層、干渣墊層、 土 （灰土、二灰）墊層。代表方法有砂墊層法及換填法。砂礫墊層：當(dāng)路堤高度小于極限高度的2倍，軟土層較薄，填筑材

5、料 比較困難，或雨季施工時(shí)，采用砂礫（砂）墊層，在填土與基底之間設(shè) 一排水面，從而使地基在受到填土荷載后，迅速地將地基土中的孔隙 水排出，加快固結(jié)速度，提高地基的承載力，減少沉降，防止地基局 部剪切變形。要注意控制填土速度，所用的材料為含泥量不大于5% 的潔凈中粗砂，或最大粒徑小于5cm的天然級(jí)配砂礫。換填法：在軟土厚度不大于2m時(shí)，利用滲水性材料（砂礫或碎石）進(jìn)行置換填 土，可以降低壓縮性，提高承載力，提高抗剪強(qiáng)度，減少沉降量，改 善動(dòng)力特性，加速土層的排水固結(jié)。它的特點(diǎn)是施工工藝簡(jiǎn)單，但費(fèi) 用比較高。拋石擠淤：當(dāng)軟土或沼澤土位于水下，更換土施工困難，且厚度小于 3m，表層無(wú)硬殼、基底含水量

6、超過(guò)液限、路堤自重可以擠出的軟土之 上，排水比較困難時(shí)，采用拋片石（直徑一般不小于30cm ）擠淤的方 法。從中部開(kāi)始拋石，逐漸向兩邊延伸，擠出淤泥，提高路基強(qiáng)度。2深層密實(shí)法采用爆破、夯擊、擠壓和振動(dòng)及加入抗剪強(qiáng)度高的材料等方法，對(duì)地 基深層的軟弱土體進(jìn)行振密和擠密的地基加固方法稱(chēng)為深層密實(shí)法。 適用于軟土厚度3m的中厚軟土的加固，分布面積廣的軟基加固處理， 其加固深度可達(dá)到30m。通過(guò)振動(dòng)、擠壓使地基中土體密實(shí)、固結(jié)，并利用加入的具有高抗剪 強(qiáng)度的樁體材料置換部分軟弱土體中的三相（氣相、液相與固相）部 分，形成復(fù)合地基，達(dá)到提高抗剪強(qiáng)度的日的。主要加固方法：強(qiáng)夯法、土 （或灰土、粉煤灰加石

7、灰）樁法、砂樁法、 爆破法、碎石樁法（振沖置換法）、石灰樁法、水泥粉煤灰碎石樁（CFG 樁法）、粉噴樁法、旋噴樁法。代表方法有碎石樁法、強(qiáng)夯法、水泥 粉煤灰碎石樁法、粉噴樁法。強(qiáng)夯法：對(duì)于砂土地基及含水量在一定范圍內(nèi)的軟弱粘性土地基，可 采用重錘夯實(shí)或強(qiáng)夯。它的基本原理是:土層在巨大的沖擊能作用下， 土中產(chǎn)生很大的壓力和沖擊波，致使土體局部壓縮，夯擊點(diǎn)周?chē)欢?深度內(nèi)產(chǎn)生裂隙良好的排水通道，使土中的孔隙水（氣）順利排出，土 體迅速固結(jié)。強(qiáng)夯后地基承載力可提高34倍，壓縮性可降低200% 1000%。其佳夯擊能：從理論上講，在最佳夯擊能作用下，地基土中 出現(xiàn)的孔隙水壓力達(dá)到土的自重壓力，這樣的夯

8、擊能稱(chēng)最佳夯擊能。 因此可根據(jù)孔隙水壓力的疊加值來(lái)確定最佳夯擊能。在砂性土中，孔 隙水壓力增長(zhǎng)及消散過(guò)程僅為幾分鐘，因此孔隙水壓力不能隨令擊能 增加而疊加，可根據(jù)最大孔隙水壓力增量與夯擊次數(shù)關(guān)系來(lái)確定最佳 夯擊能。蘭海高速公路某滑坡體的堆積破碎泥巖堆積物厚度412M.從土樣的土工試驗(yàn)報(bào)告可知為低液限黏土含水量29.820.2,凝聚力 13.812.2KPA,內(nèi)摩擦角 13.820.2.擠密砂樁、碎石樁加固法：屬于復(fù)合地基的一種，當(dāng)軟土層較厚，換 填處理比較困難，地基土屬于非飽和粘性土或砂土?xí)r，采用擠密砂樁或碎石樁加固法，可以使地基土密實(shí)，容重增加，孔隙比減少，防止 砂土在地震或受震動(dòng)時(shí)液化，提

9、高地基土的抗剪強(qiáng)度和水平抵抗力， 減少固結(jié)沉降，使地基變均勻，起到置換、擠密、排水作用，防止地 基產(chǎn)生滑動(dòng)破壞，提前完成沉降，減少沉降差。3排水固結(jié)法在軟土地基上加壓并配合內(nèi)部排水，加速軟土地基的排水，加快軟土 固結(jié)的處理方法稱(chēng)為排水固結(jié)法。適用于處理各類(lèi)淤泥、淤泥質(zhì)粘土 及沖填等飽和粘性土地基。軟土地基在附加荷載的作用下，逐漸排出孔隙水，使孔隙比減小，產(chǎn) 生固結(jié)變形。在這個(gè)過(guò)程中，隨著土體超靜孔隙水壓力的逐漸擴(kuò)散， 土的有效應(yīng)力增加，并使沉降提前完成或提高沉降速度。主要加固方法：堆載預(yù)壓法、砂井法、袋裝砂井、真空預(yù)壓法、電滲 排水法、降低地下水位法、塑料排水板法。預(yù)壓處理：分為超載預(yù)壓、等載

10、預(yù)壓和欠載預(yù)壓等，其施工工藝簡(jiǎn)單， 但工期較長(zhǎng)，超載預(yù)壓的時(shí)間一般為6個(gè)月，通常與排水處理地基相 結(jié)合使用。廣州市新窯南路道路工程就是利用堆載法加固軟土路基的. 新窯南路道路工程起點(diǎn)為廣州大道K4+600,終點(diǎn)為北山村K11+700, 全長(zhǎng)約7KM.道路沿線地層結(jié)構(gòu)自上而下分別為:地殼硬殼包括松散狀 雜填土,素填土和軟塑狀耕土，厚度為0.402.20;軟土層包括流塑狀 淤泥和淤泥質(zhì)土，厚度為1.519.39,沿線厚度變化大;下伏層包括粘 性土和砂層.堆載預(yù)壓時(shí)間從1995年到2003年,大約78年.袋裝砂井：對(duì)于軟土厚度大、路堤穩(wěn)定、填土高的軟土路基，采用袋 裝砂井，可增加軟土豎直方向的排水能

11、力，縮短水平方向的排水距離， 加速軟土的強(qiáng)度。砂袋灌入砂后，砂井可采用錘擊法或振動(dòng)法施工。它的施工工藝復(fù)雜，費(fèi)用相對(duì)較高，所用的時(shí)間較長(zhǎng)，可采用矩形或 梅花形布樁。珠江地區(qū)某市公路的地質(zhì)勘探表明，地基土質(zhì)分布比較均勻，除表層1。0m左右耕植土外，接著為8.6m厚的高含水量、 高壓縮性、低強(qiáng)度，高含粘性的超軟弱淤泥。第三層為厚約1.0m的 貝殼粉砂土；第四層又為7.6m厚的淤泥質(zhì)粘土；以下分別是0.5m厚 粘土和3.0m厚粉細(xì)砂。往下為擊數(shù)（SPT）大于19擊的含礫粗砂層， 再往下土質(zhì)更好。地基土質(zhì)為20m左右深厚的淤泥，含水量高達(dá)85.7%， 十字板剪切強(qiáng)度僅4Kpa，且淤泥分布深度大致由前方

12、向后方陸域傾 斜，前淺后深，前方相對(duì)有利。在這樣大面積超軟弱的淤泥地基上筑 路需作軟基深層處理，以防止施工期軟基沉降緩慢，引起工程完工后 仍有較大剩余沉降量，同時(shí)不致因加載引起地基失穩(wěn)破壞。這一帶因 軟基不當(dāng)而出現(xiàn)工程質(zhì)量或安全事故是較常見(jiàn)的，就設(shè)計(jì)采用中7cm 袋裝砂井加砂墊層堆載預(yù)壓排水固結(jié)進(jìn)行軟基加固，日的是通過(guò)打設(shè) 砂井使第二、四層淤泥土排水固結(jié)后，土質(zhì)強(qiáng)度獲得提高、減少工程 投產(chǎn)后的沉降，保證工程的正常使用，滿足工程設(shè)計(jì)要求。塑料排水板：排水原理與袋裝砂井相同，由于是工廠制作，它的質(zhì)量 穩(wěn)定、重量輕、運(yùn)輸保管方便，施工工藝比較簡(jiǎn)單，投入勞力少，費(fèi) 用相對(duì)較低，并且滲濾吸水性好，具有一

13、定的強(qiáng)度和延伸率，對(duì)土的 擾動(dòng)小，預(yù)壓時(shí)間較長(zhǎng)，在工程中得到廣泛應(yīng)用，但對(duì)于提高土層的抗剪能力不如袋裝砂井?；瘜W(xué)加固法通過(guò)在軟土地基中加入水泥或其它化學(xué)材料，進(jìn)行軟土地基處理的方 法稱(chēng)為化學(xué)加固法。適用于處理砂土、粉土、淤泥質(zhì)粘土、粉質(zhì)粘土、 粘土和一般人工填土，也可以在處理裂隙巖體及已有構(gòu)筑物地基加強(qiáng) 中。水泥或其它化學(xué)材料注入土體后，與土體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，吸收和擠出 土中部分水與空氣形成具有較高承載力的復(fù)合地基。主要加固方法：硅化法、粉噴樁、旋噴樁、注漿、水泥土攪拌法。硅化法：用水玻璃為主的混合溶液對(duì)軟土進(jìn)行化學(xué)加固的方法稱(chēng)為硅 化法，借助于電的作用進(jìn)行加固稱(chēng)為電硅化法。它的特點(diǎn)是加固作用

14、快，工期短，但造價(jià)較高，不適用于滲透系數(shù)太小的土。旋噴樁：旋噴樁可分為粉體噴射樁、高壓噴射注漿法等。對(duì)于強(qiáng)度低、 壓縮性高、排水性能較差的軟土，采用灰土樁（水泥土樁、石灰土樁、 二灰土樁等）與地基組成復(fù)合地基，大部分荷載由樁體承受，從而提 高地基承載力，減少工后沉降。它的施工工藝比較復(fù)雜，需要配置專(zhuān) 門(mén)的旋噴設(shè)備。利用粉噴樁施工造價(jià)較高，處理效果可靠，適用土層 范圍廣。加固路基法通過(guò)在路基中埋入高強(qiáng)度、大韌性的土工聚合物、拉筋、受力桿件或 柴（木）梢排等方法加強(qiáng)路基的自身強(qiáng)度，增加抵抗地基變形沉降的能 力。適用于軟弱巖體、土體中的路堤與路塹。主要加固方法：加筋土路基、土工聚合物、土釘墻、土層錨

15、桿、土釘、 樹(shù)根樁法、柴（木）梢排法。加筋路基法（土工布或土工格柵法）：對(duì)于沉降量不大的路堤，高路 堤填土適當(dāng)采用土工布?jí)|隔，限制了軟基和路基的側(cè)向位移，增加了 側(cè)向約束，從而降低應(yīng)力水平，加強(qiáng)了路基剛度與穩(wěn)定性，提高了路 基的水平橫向排水，使荷載均布。采用土工布覆蓋攤鋪，既提高路基 剛度，也使邊坡受到維護(hù)，有利于排水，增加地基穩(wěn)定性。樁架支擋法（柴木梢排）：用柴木梢扎排，鋪于路基底面，以擴(kuò)大其 承載作用，保持路基穩(wěn)定，適用于交通量不大，且柴木梢豐富的地區(qū)， 高等級(jí)公路中不宜采用。其它加固方法除了上述軟土路基處理方法外，比較常用的還有樁基、沉井、側(cè)向約 束法、反壓護(hù)道法。樁基與沉井常用于在軟土

16、地基中建設(shè)重要構(gòu)筑物 （橋梁、大型涵洞等）的基礎(chǔ)中，根據(jù)軟弱土層的厚度其下承層土質(zhì)情 況，樁基設(shè)計(jì)可分為柱樁與摩擦樁兩種。常用的樁基有鉆孔樁、挖孔 樁、管樁、木樁。反壓護(hù)道法：當(dāng)軟土和沼澤較厚，路堤高度不超過(guò)極限高度的2倍時(shí)， 路堤兩側(cè)填筑適當(dāng)厚度和寬度的護(hù)道，在護(hù)道附加荷載的作用下，保 持地基的平衡，增加抗滑力矩，防止路堤的滑動(dòng)破壞。施工時(shí)，護(hù)道 盡量與路堤同時(shí)填筑，且壓實(shí)度要達(dá)到90%以上。它的特點(diǎn)是施工工 藝簡(jiǎn)單、費(fèi)用較低，但施工用地增大。側(cè)向約束與反壓護(hù)道的加固機(jī) 理均是限制軟弱土體向旁擠出，以增加路堤的抗剪能力。側(cè)向約束法 適合軟土層厚度較小，軟土體面積較大的軟土地基的加固。反壓護(hù)道

17、 法適合軟土體分布面狹窄而軟土體厚度較大的軟土地基的處理。綜上所述，可以發(fā)現(xiàn)，日前公路軟基處理的研究己經(jīng)達(dá)到了相當(dāng)?shù)乃?平和規(guī)模。但從國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有資料來(lái)看，仍存在著一些不容忽視的問(wèn)題。 地基處理方案的決策分析研究不夠，日前的方案選擇基本上停留在人 為憑經(jīng)驗(yàn)選取階段。因此，結(jié)合當(dāng)前公路軟基處理研究的現(xiàn)狀，應(yīng)在 以下方面加強(qiáng)研究。1繼續(xù)深入地研究公路軟土的基本特性，這方面的研究應(yīng)從工程的角度出發(fā)，著重研究對(duì)工程有嚴(yán)重影響的特性 指標(biāo)，進(jìn)而研究不同地區(qū)、不同地段軟土的差異，為其沉陷計(jì)算，處 理方法選擇提供依據(jù)。2繼續(xù)深入開(kāi)展軟土地基沉降計(jì)算方法的研究，這是公路軟基處理研 究的核心問(wèn)題之一，特別是開(kāi)展數(shù)值計(jì)算方法的實(shí)用研究。3加強(qiáng)公路軟基處理的系統(tǒng)化研究，近年來(lái)，大量出現(xiàn)的實(shí)例研究為 系統(tǒng)性的理論研究提供了基礎(chǔ)。應(yīng)著手對(duì)這些實(shí)例研究資料進(jìn)行系統(tǒng) 化的研究，這對(duì)軟土