公路软土地基处理的常用方法概述.doc

1、公路软土地基处理的常用方法概述关键词：公路 软土地基处理 常用方法 浅层处理法 排水固结法 加固土桩概述：本文对我国公路建设中常用的软土地基的处理方法进行了分类，并依据不同处理方法进行了分析总结，从而为具体工程实践应用提供参考。从上世纪90年代开始，中国进入了公路建设快速发展的时期，尤其是1998年中国实施积极的财政政策以来，中国公路建设投资数量之大、开工项目之多举世瞩目。中国高速公路目前已突破3万公里，高速公路总里程位居世界第二 。而软弱地基是在道路工程设计、施工中经常遇到的问题，针对不同地基的具体情况，结合公路路基的整体设计要求，选定合理的处理方法，通过换填、夯实、挤密、排水、胶结、加筋和

2、热学等方法对地基土进行加固，用以改良地基土的工程特性，有效地提高地基承载力，减小不均匀沉降以及路面设计使用年限内的残余沉降(简称工后沉降)问题。软土地基处理的目的及分类（一） 软土地基处理的目的软土地基处理的目的是：提高地基的抗剪切强度；降低地基的压缩性；改善地基的透水特性。 （二） 地基处理方法分类软土地基处理的基本方法主要有置换、夯实、挤密、排水、胶结、加筋等方法。常用地基处理方法的原理、作用及适用范围（三） 表面处理法1. 换土垫层法其基本原理是挖除浅层软弱土或不良土，分层碾压或夯实土，使路基的沉降值不影响设计预期目的时，按回填的材料可分为砂(或砂石)垫层、碎石垫层、粉煤灰垫层、干渣垫层

3、、土(灰土、二灰)垫层等。干渣分为分级干渣、混合干渣和原状干渣；粉煤灰分为湿排灰和调湿灰。换土垫层法可提高持力层的承载力，减少沉降量；常用机械碾压、平板振动和重锤夯实进行施工。该法一般适用于处理浅层软弱土层(淤泥质土、松散素填土、杂填土、浜填土以及已完成自重固结的冲填土等)与低洼区域的路基填筑。一般处理深度为23m。适用于处理浅层非饱和软弱土层、素填土和杂填土等。2. 抛石挤淤法和爆炸排淤法抛石挤淤法和爆炸排淤法均适用于高含水量、高压缩性的淤泥、淤泥质粘土软基的处理。高等级公路经过水塘、鱼池和较深的流动性强的淤泥地段，一般适合用这两种方法进行处理。抛石挤淤法就是通过向流塑状的高灵敏度的淤泥表面

4、大量集中抛填土石填料,依靠填筑体的自重,挤开淤泥,强制置换饱和软土地基的地基处理法。抛石挤淤法一般适用于厚度不超过4m,于表层硬壳被挖除的具有触变性的流塑状的饱和淤泥或淤泥质土的处理.对5m以上的,则必须辅以爆破或强夯等措施,才可使填筑体下沉到下层较硬的持力层.对于10m以上的深厚淤泥或淤泥质土,即使采用强夯等措施也很难使填筑体下沉到下层坚硬的持力层。爆炸排淤法是利用排石挤淤法原理对软基进行处理。爆炸时，炮位附近的淤泥被排出而形成空腔，软土被扰动后流动性填加，预先按设计位置填放好的石料在外力的振动作用下把淤泥换掉，大大增加了软基的承载能力。爆炸排淤在保持抛石挤淤法处治效果的同时，使处治的深度达

5、到1520米,弥补了普通抛石挤淤的不足之处,经处治后的地基稳定性好,没有滑坍,断裂现象,工后沉降量少；并且施工方法简便，进度快,工期短，适应性广。（四） 振密、挤密法振密、挤密法的原理是采用一定的手段，通过振动、挤压使地基土体孔隙比减小，强度提高，达到地基处理的目的。3. 强夯法 公路工程的软土地基处理常用强夯法。这种方法是将重锤提升到高处自由落下，给地基以强烈的冲击力和振动，使土体结构破坏，孔隙压缩，土体局部液化，通过裂缝排出孔隙水和气体，地基土在新的状况下固结，从而提高承载能力，并降低其压缩性。强夯法施工简便，效果显著。强夯法适用于处理碎石土、砂土、低饱和度的粉土与黏性土、湿陷性黄土、杂填

6、土和素填土等地基。强夯法具有设备简单，施工便捷，适应范围广，节省材料，降低投资，工期短等优点。4. 挤密砂桩挤密砂桩是采用类似沉管灌注桩的机械和方法，通过冲击和振动，把砂挤入土中而形成的。该方法主要通过以下三个作用起到处理可液化土和软弱土层的效果：(1)挤密作用：采用振动法往地基土中下沉桩管和一次拔管成桩时，由于桩管下沉对周围软土产生很大的横向挤压力，使其孔隙比减小，增加了密实度。(2)置换作用：密实的砂桩在软弱粘性土中取代了同体积的软弱粘性土，形成“复合地基”，使承载力有所提高，地基沉降也变小。荷载实验和工程实践证明，挤密砂桩复合地基承受外荷载时，发生压力向砂桩集中的现象，使桩周围土层承受的

7、压力减少，沉降也相应减少。(3)排水作用：在软弱粘性土地基中，砂桩可以象砂井一样起排水作用，大大缩短了孔隙水的平均渗透路径，从而加快地基的固结沉降速率，加速软土的固结。该方法具有施工机械简便、施工效率较高、工程造价较低等优点。（五） 排水固结法 其基本原理是软土地基在附加荷载的作用下，逐渐排出孔隙水，使孔隙比减小，产生固结变形。在这个过程中，随着土体超静孔隙水压力的逐渐消散，土的有效应力增加，地基抗剪强度相应增加，并使沉降提前完成或提高沉降速率。排水固结法主要由排水和加压两个系统组成。排水可以利用天然土层本身的透水性，也可设置砂井、袋装砂井和塑料排水板之类的竖向排水体。加压主要是地面堆载法、真

8、空预压法等。1. 袋装砂井根椐固结理论,软粘土固结所需时间的长短与其相对排水距离的平方成正比。为了加速地基的固结,最有效的方法就是增加土层的排水途径。袋装砂井就是为此目的而设置的。袋装砂井需结合堆载预压来实现地基的排水固结。其具体方法是在含水量大、孔隙比大、压缩性高、软土深厚的软土地基中打入砂袋作为排水通道以增加土层的排水途径,缩短排水的距离。在上部荷载的作用下,产生的附加应力使土颗粒间的孔隙水通过插在水量,增加土体密实度,在较短时间内达到较高的固结度,以提高软土路基的承载力和抗剪能力,从而保证路堤和地基的稳定。袋装砂井排水法的优点即施工工艺简单,成本低廉（相对于塑料排水板而言），但其缺点是地

9、基变形后,容易产生断颈和颈宿,不利于排水。2. 塑料排水板塑料排水板法是在软基中按一定的间距和布置形式插设塑料排水板，在软土层内形成排水通道，以增加土体的有效排水途径，缩短排水距离，再通过上部荷载的作用，加速孔隙水的排出和地基的固结，减少工后沉降，从而提高地基土的承载力。塑料排水板常常结合堆载预压来加速排水固结的速度。塑料排水板堆载预压法施工方便,但堆载预压期较长,且需反开槽施工桩基础;对于深厚软土层,排水固结时间长,软土弹性模量提高缓慢,塑性变形较大,在上覆路基荷载作用下,桩基仍长期存在较大的侧向土压力，路堤填筑宜分多层进行。塑料排水板处理软基最适宜于存在一定厚度软弱淤泥夹层的不良地基，插打

10、的深度可以达到40m，并且成本低廉，但施工工期相对较长。3. 堆载预压法 在填筑路基以前，通过临时堆填土石等方法对地基加载预压，达到预先完成部分或大部分地基沉降，并通过地基土固结提高地基承载力，然后撤除荷载，再填筑路基。临时的预压堆载一般等于路基填土的荷载，但为了减少由于次固结而产生的沉降，预压荷载也可大于路基填土的荷载，称为超载预压。为了加速堆载预压地基固结速度，常可与砂井法或塑料排水板法等同时应用。如粘土层较薄，透水性较好，也可单独采用堆载预压法。该方法适用于软粘土地基。适用于透水性低的软弱粘性土，但对于泥炭土等有机质沉积物不适用。4. 真空预压法 砂井法和塑料排水板法也常常结合真空预压法

11、实施。真空预压法是在粘土层上铺设砂垫层，然后用薄膜密封砂垫层，用真空泵对砂垫层及砂井抽气，使地下水位降低，将膜下土体的空气和水抽出,使土体排水固结,从而达到固结的目的。5. 真空-堆载联合预压法 当真空预压达不到要求的预压荷载时，可与堆载预压联合使用，其堆载预压荷载和真空预压荷载可叠加计算。公路本身是一个“线”的工程,尤其是高等级公路的路堤段的填土高度较高,特别是路桥连接处。利用公路本身的填土作为堆载,联合真空预压法加固软土地基不失为一个技术上合理,经济效益好的方法。即在真空膜下的土体真空度保持一段时间后,按照堆载预压的施工工艺要求,在膜上堆载,既可以安全稳定快速地填筑路堤,又能提高软基加固效

12、果,增加有效加固深度。（四） 加固土桩1. 水泥搅拌桩以水泥作为固化剂的主剂，通过特制的深层搅拌机械，将固化剂和地基土强制搅拌，使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的桩体的地基处理方法。根据固化剂的不同状态，通常将深层搅拌法细分为粉体喷射搅拌法（简称DJM法或粉喷法）和水泥土深层搅拌法（简称浆喷法）两种。喷浆法和喷粉法均通过深层搅拌机械将软土和固化剂强制搅拌,固化剂采用水泥浆液时,称为水泥浆搅拌桩法或湿法,固化剂采用水泥粉时,称为粉体搅拌桩法或干法。2. 高压旋喷桩即高压喷射注浆法。其原理是用高压水泥浆通过钻杆由水平方向的喷嘴喷出，形成喷射流，以此切割土体并与土拌和形成水泥土加固体的地基

13、处理方法。利用钻机把带有喷嘴的注浆管钻进至土层预定深度后，用设备使水射流(3040MPa)从喷嘴喷射出来，冲击并破坏土体，使土颗粒从土体中剥落下来。一部分细小的土粒随浆液冒出地面，其余土粒在喷射流的冲击力和重力的作用下，与水泥浆液搅拌混合，并按一定的浆土比例和质量大小有规律地重新排列。浆液凝固后，便在土中形成一个强度较高的固结体，从而提高其强度和抵抗变形的能力。高压喷射注浆法适用于处理淤泥、淤泥质土、流塑、软塑可塑粘性土、粉土、砂土、黄土、素填土和碎石土等地基。桩体成型因地层而异，比较搅拌桩一般有搅拌更均匀、水泥土强度高、等优点，但造价较高。3. CFG桩CFG桩是水泥粉煤灰碎石桩（Cemen

14、t Fly-ash Gravel pile）的简称。它是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌和形成的高粘结强度桩。工程中常采用CFG桩与桩间土和褥垫层一起构成复合地基。CFG桩为桩体中掺加适量石屑、粉煤灰和水泥加水拌和，制成一种粘结强度较高的桩体，与桩间土和褥垫层一起构成CFG桩复合地基。桩，桩间土与基础之间必须设置一定厚度的褥垫层，即褥垫层是高粘结强度桩复合地基的一部分。CFG桩属高粘结强度桩，就土性而言，CFG桩可用于填土、饱和及非饱和粘性土，既可用于挤密效果好的土，又可用于挤密效果差的土。4. 振冲碎石桩振冲碎石桩和挤密砂桩不同，它不是使地基挤密，而是与周围土共同组成复合地基，在这种复合

15、地基中，振冲碎石桩的刚度比周围土体大，因此大部分路基荷载将由振冲桩承担，振冲桩承受荷载后，产生径向变形。并引起周围的粘土产生被动抗力。这种方法一般适用于砂土和粘土含量小于510的软基土质。（五） 土工合成材料处治土工合成材料具有加筋、防护、过滤、排水、隔离等功能，利用土工合成材料的抗拉、抗剪强度好，均匀支承路堤荷载，减小地基的沉降和侧向位移，提高地基的承载力。土工合成材料的种类有：土工网，土工格栅，土工模袋，土工织物，土工复合排水材料，土工垫等。公路软土地基处理方法中,为解决路面竣工后残余沉降问题而采取加筋垫层预压处理是最常见的措施之一。采用加筋垫层处理公路软基,既可以保证基底的完整性和连续性

16、,又能约束浅层地基软土的侧向变形,均化应力分布,从而提高地基承载力和稳定性,减少总沉降量和差异沉降。加筋垫层除可以增加路基的整体稳定性之外,还可以增加沿薄层软土层下卧硬土层顶面滑动的稳定性及地基侧向挤出滑动的稳定性。1. 加筋土工布加筋土工布一般被铺设在路堤底部，以调整上部荷载对地基的应力分布。通过加筋土工布的纵横向抗拉力，来提高地基的局部抗剪强度和整体抗滑稳定性，并减少地基的侧向挤出量，一般适用于强度不均匀的软基地段、路基高填土、填挖结合处或桥头填土的软基处理。加筋土工布的材料不仅强度应符合设计要求，而且断裂时的应变，在填料为砂砾、土石混合料时还须满足一定的顶破强度，施工中加筋土工布应拉平紧贴下承层，其重叠、缝合和锚固应符合设计要求。我国公路使用加筋土工布处理软基