对公路软土地基设计处理方法的探讨

对公路软土地基设计处理方法的探讨

张均礼杨洪波

张均礼杨洪波（义乌市交通设计有限公司浙江省义乌322000）

摘要:首先了解软土的鉴别方法和工程特性，再通过三个方法介绍对公路软土地基设计处理。

关键词:公路软土地基；换土垫层法；水泥粉喷桩复合地基；振冲碎石桩加固软土地基

所谓软土就是天然含水率较高和孔隙率较大的软弱土层，其强度较低，而具有较高的压缩性。在软土上修筑公路时，会出现公路的沉陷、路基失稳等，导致不能正常使用。

1软土的工程特性

软土由于形成时间较短，含水量较大，其具有以下几个特性：

1.1触变形：由于软土抗剪强度较低，在受到振动或扰动后，其土体结构将被破坏，强度大幅降低，易产生地基的侧向滑动、沉降和基础下土体的挤出等现象。

1.2高压缩性：软土属高压缩性土，其压缩系数较大，一般为0.7-1.5MPa-1，最高可达3.5MPa-1，该类土在建筑荷载长期作用下有如下特征：建筑物沉降量较大而不均匀、沉降稳定历时较长。

2换土垫层法

换土垫层适用于路基、涵洞、通道等浅基础的地基的软土处理，可提高地基承载力和减少地基的不均匀沉降。

2.1换填材料

可视项目区条件、填料来源和性质，酌情采用人工碎石、天然河流冲积的中砂、粗砂、砾砂、角砾、卵石或混合料，也可采用弃方石料等，但应级配良好、不含植物残体、垃圾等杂物，粒径小于0.075mm的部分不超过总重的9％，填料粒径以不大于50mm为宜。对于可全部挖除的软土，亦可采用素土、灰土、矿渣等材料全部换填压实处理。

2.2垫层设计

鉴于垫层比软弱地基或软土有较大的变形模量和强度，基础底面的压应力通过垫层的扩散作用分布到较大的面积上，致使垫层底面处附加压应力减小。设计垫层的厚度z应根据其底面处地基修正后的容许承载力[fa]确定，并符合《公路桥涵地基与基础设计规范》﹝JTGD63-2007﹞下式要求：

2.3垫层的施工

垫层处理地基是首先采用的方法，也是公路工程涵洞通道构造物地基处理常用方法。对于地下水位高，且其浅层地基土工程性质差的地质条件，设计垫层厚度3米时基坑开挖及垫层施工困难，可考虑与复合地基处理方案比较。对于土质软弱地基，设计的垫层可一次摊铺，其底部可酌情铺一层片石﹝若地下水位高于垫层顶面，应降水至垫层顶面下20厘米﹞，摊铺后不作碾压，并在其顶面加铺一层土工格栅。此后可分层填土碾压﹝填第一层土时，待静压出现弹黄变形应立即停止，并转入第二层填土，待静压不出现弹黄变形方可按正常压实要求进行路堤填筑施工﹞。

3水泥粉喷桩复合地基

水泥粉喷桩复合地基适用于处理正常沉积的淤泥和淤泥质土，可较大幅度提高复合地基的承载力，减少地基的沉降变形量，特别是在新老路基的交接部位对新建路基进行处理时，可显著降低新建路基的沉降量，减少新路基的沉降差。

3.1固化剂

水泥粉喷桩的固化剂宜选用强度等级为32.5级以上的普通硅酸盐水泥，水泥掺入比块状加固为7-12％，其他形式加固时水泥掺入比为15-20％，若水泥掺入比低于5％时，水泥固化程度低，得不到应有的加固效果。

3.2复合地基设计

3.3水泥粉喷桩复合地基施工

水泥粉喷桩的施工条件一般要保证项目区具有三通一平的条件，且场地地层的杂填土、生活垃圾、建筑垃圾等已被挖除并换填素土压实处理，在施工前应进行工艺性试桩，数量不得小于2根。

4振冲碎石桩加固软土地基

4.1加固地基原理

它加固地基的基本原理是通过振冲器内的一组偏心块、在每分钟1450转转速时产生的水平离心力，引起的高频“振动”，加速土基孔隙中的饱和与过多水分的排除，改变土层中土粒（或砂粒）的位置，使其重新排列而密实，在利用碎石填补其空间，相互挤压以及缩短，改善排水通道，使土质的密实增加，含水量降低，从而提高土质强度，减少土基的沉降，防止地基土的液化，达到加固软土地基的目的，使地基基础的强度和稳定都达到设计要求。

4.2设计与计算要点

本文提出的设计与计算的方法是根据其加固软土地基的原理而形成的。是按设计的基础承载能力要求进行计算的。其主要的设计参数就是孔隙比“e”。改变原土基的孔隙，使其达到设计要求的孔隙比，以此计算出应加固的土基面积，再根据其面积选择适宜的桩径，数目，进行平面布置，或正方形或三角形，但无论那种形式，纵横两方向不宜小于3排，桩间中心距为桩径的3~5倍，桩顶间须铺碎石不小于10厘米，使其连成一片，碎石桩的桩长应穿透软土层，否则应按桩底承载力和沉降量的要求加以计算来确定。

4.3振冲碎石桩加固软土地基施工

⑴开挖基坑至基础设计标高，并挖好施工“振冲桩”时的排水通道。

⑵把振冲器用吊车在加固点定位，接通电源、水源开足下部射水。

⑶射水要快于地基内排水的速度、造成水流下方短时间的“流砂”状态，使振冲器在自重及振动下沉入。

⑷水流从下部射水改换为上部射水，水压要减低到足以使水回到地面，以防回填材料起拱，便于继续填料。

⑸振冲器填到设计标高后上提，扩孔至设计要求，然后再下沉在缓慢上提时下填料，并同时在0.3米左右的填料中上提升与下沉，使粒料在振冲器的重量及振动作用下同时在竖立压实并横向挤入土层，在整个软土层深度上形成填料的密实硬核。

5结述语

软土路基在公路工程的设计和施工过程是一个较为复杂的问题，因同一软土路基，可采用多种不同的方法进行处理，但考虑到工程造价、工期、施工条件和处理后的目的不一致，所以应根据各种情况选择一种较为合适的处理方法对路基进行处理。

参考文献:

[1]工程地质手册[M].4版.中国建筑工业出版社.

[2]JTGD63-2007公路桥涵地基与基础设计规范[S].人民交通出版社.

[3]JTGD30-2004公路路基设计规范[S].人民交通出版社.

[4]JGJ79-2002建筑地基处理技术规范[S].中国建筑工业出版社.