高寒地区软土地基处置技术分析

高寒地区软土地基处置技术分析

胥松强

阿坝州金川县交通运输局四川金川624100

摘要：软弱地基是路基施工使用过程中公路的重要安全隐患及病变诱因，因此在施工过程中对软弱路基的改善消除对施工质量尤为重要。本文主要研究在严寒地区施工时对软土路基处理的工艺和施工过程中的技术方法，从而使工程稳定耐久，提高工程质量。

关键词：高海拔；高寒；软弱地基；处理

引言

软土地基是影响公路工程耐久性与稳定性的重要安全隐患。由于特殊的地理环境，且公路所承受的荷载强度大、时间长，软土地基的处理对于沿线人民的生产生活具有重要影响，因此对于软基处理的研究自然十分重要。本文通过认识软土路基的性质与危害性，探讨了公路施工过程种对软土路基的处理方法。把理论方法与工程现场的实际情况相结合，合理选择单一或组合的处理方法，从而解决工程中软基问题，提高工程质量。本文的研究针对高海拔严寒地区的冻融段软基处理的一些方法。

1软土地基概念及危害

软土地基指的是一种特殊地区地基，大多分布于水域周围，如江、河、海洋沿岸，以及内陆湖泊、池塘、盆地和多雨的山间洼地等地区。“软土的组成主要包括松软土、有机质土、泥炭等，特点是含水量较高、承载力较低、稳定性较差等”[1]。软土地基在在荷载作用下易产生滑动或者固结沉降，使地基失去稳定，从而导致工程失败和安全问题。因此软基在施工中需要对其进行特殊处理。

软土地基危害主要有其强度和稳定性差，易发生不均匀沉降，以及软基的水量损失易超标。软土地基的抗剪强度不高，因此当上部结构的自重及外荷载超过其极限抗剪强度或在上部结构的自重及外荷载作用下地基发生形变时，地基局部或整体就会发生剪切破坏，从而发生工程破坏。由地基渗漏而导致的水量损失超标也会导致事故发生。

2对于软基的处理措施

在实际的工程施工过程中遇到软土地基的情况，对其的处理应考虑实际情况以及施工成本，分析最佳的解决方案。对于软基的处理方法有强夯法、换填透水性材料、高压喷射注浆以及固结排水处理。

2.1强夯法

“强夯法在实际应用过程中，主要具有使用设备简单、施工快速、效果显著以及成本较低的优势”[2]。利用十几吨至上百吨的重锤从一定的高处自由落下来对土体进行动力夯击，使土层在冲击下发生强制压密，从而提高软土的压缩性、强度等。这种加固方法操作非常简单方便，且强夯法需求的操作机械简单常见，适合土质种类多，工效高等。

（1）施工前准备

采取强夯法时应注意应采取隔振、防振等措施以消除强夯地面时产生的震动对邻近建筑物的有害影响。

在对路基实行强夯前要提前完成代表性并不小于500m2的路段夯击实验，用以确定所要夯击路段所需的最佳夯击能、夯击频率、夯间距等参数。

注意，强夯的最佳夯击能量要根据公路地基土层的种类、土壤结构、路基荷载大小和要求处理的深度等综合考虑，并通过正式夯击前的实验夯击来确定。同样对路基的夯击次数是可以确定的，其也是要按照正式夯击前进行的试夯所得到的夯击次数和夯沉量关系曲线确定，而不是随意增加或减少夯击次数。两遍夯击之间应有一定的时间间隔即一定的夯击频率。夯击频率的确定取决于土壤中超静孔隙水压力的消散时间。根据地基土的实测渗透性来确定夯击频率，若地基土的渗透性好则可连续夯击。强夯间距范围要大于建筑物基础范围以保证夯击质量。

（2）强夯法注意事项：

①夯击开始前应检查锤重和落距是否符合设计要求，单次夯击的能量是否符合设计要求；

②夯击开始前，要对夯击点放样，核查后夯击完成要检查夯坑位置是否有偏差或漏夯；

③夯击过程中每个夯点的夯沉量都要记录并确保原始记录完整齐全。

（3）强夯后工作

强夯完成后应进行原位测试，如标准贯入、静力触探等，其目的是测试夯后地基的承载力是否达到设计要求。

由于软土地基的承载力不足，因此用挖掘机挖除地基上的软土，然后分层换填透水性材料，通过压路机对路基进行分层按压将地基压实，从而避免因地基下毛细水上升侵蚀路基土，而导致的路基损坏。

2.2高压喷射注浆

（1）高压喷射介绍

高压喷射注浆法起源于日本。它的原理是利用钻机将注浆管钻进土层设计好的位置后，通过喷嘴让高压设备中的浆液或水以20~40Mpa的高压喷射出来，高压射流冲击破坏地基结构的同时钻杆以一定速度缓慢上升，使浆液、水等与土粒完全混合凝固形成一个固结体。以下是注浆工艺及方式：

表1高压喷射注浆工艺类型对比

图1高压喷射的工艺流程

①孔位放点：孔误差保证不超过50mm；

②打好孔等待喷射机就位；

③插入注浆管喷射注浆；

④喷射完成后注意回填再注；

⑤注浆完成后要及时清理器具，保证设备干净，机内不得留浆；

⑥设备机械在完成工作后要及时移开并保存。

2.3固结排水处理

（1）排水固结是指利用载荷，通过砂井或塑料排水带等挤出土中过多的含水，使空隙减少地基沉降从而达到提高地基强度的目的。

（2）排水固结法构成：排水系统和加压系统。

2.3.1排水系统

排水固结法是通过地基土层自身的透水性排水或设置在地基中的沙井类排水体排水。因此，排水在地基自身透水的条件上，通过砂井、袋装砂井或塑料排水板等竖向排水体增加孔隙水的排除速度，缩短排水距离与时间，提高排水量。

2.3.2加压系统

加压系统是指通过对地基施加载荷压力，地基固结压力随受载荷压力增加而增加从而使地基产生固结。预压方法主要有堆载预压法、真空预压法、降水预压法三类。

2.4排水固结方法种类

主要有堆载预压法、真空预压法、降水预压法和电渗排水法这四种。

2.4.1堆载预压法

堆载预压法是指通过对对天然地基和已设置砂井等竖向排水体的地基实施分级逐层加载，使土体受压从而提高固结速度加速固结。堆载预压法适用于软粘土地基。在预压期间基本完成或大部分完成软基的沉降。同时软土地基的固结又提高软基的抗剪强度、承载力和稳定性，从而保证公路工程完成后公路在使用期间不会产生过大的沉降和沉降差，使公路发生安全问题。

2.4.2真空预压法

真空预压法是在软粘土的竖向塑料排水带或砂井上砂层覆盖薄膜使其封闭，由于隔绝空气当沙井中气体被抽出后使排水带、砂层等处于部分真空状态，使地基提前固结沉降，缩小地基孔隙从而排除地基中的水分，提高地基强度。如图：

图2真空预压法示意图

真空预压的原理：

①薄膜上面承受等于薄膜内外压差的荷载。

②地下水位降低，相应增加附加应力。

③封闭气泡排出，土的渗透性加大

2.5降水预压法

降水施工技术是针对软土地层含水量较大影响公路地基施工质量的施工工艺，由瑞典的地质学院杰尔曼教授于1952年在美国麻省理工大学召开的加固土会议上提出。我国与上世纪六十年代引进该项技术，在目前我国各地软土基础施工技术方面具有重要地位。该项技术改进的真空降水施工技术与预压法、深层搅拌法、换填法、强夯法等的联合使用，使得软土地层基础工程质量得到大大提高。

真空降水技术的原理是通过真空泵对地下土层的抽取使地基中产生一定的真空度和降水，在真空泵与土层水力梯度共同作用下让孔隙水通过排水通道流向地表排水层的深层软土固化施工技术。在真空泵抽取的作用下使土体内外产生压差使土层产生固结沉降，提高土层的密实度，使得地基稳定性与强度大大提高，从而避免了因为地基沉降和地下孔间隙水腐蚀而使地基被破坏。

3结语

软土地区路基施工是工程施工中的难点与重点，对路基处理方法的选取直接影响到工程质量的好坏，所以，选择合理的施工措施对于软土地区的路基施工至关重要，而在实际的设计及施工过程中，应当全面的考虑工程工期、自然环境、材料成本和经济效益，以保证所选取的方案是最合适的。

参考文献：

[1]侯伟强.软土地基处理技术在公路工程施工中的应用研究[J].科技风，2018，25（7）：126-128.

[2]杨晓月.软土路基处理技术在公路工程施工中的应用研究[J].工程建设与设计.2019.（4）：221