软土地基的主要工程问题有哪些？

软土地基处理方法综述

杜燕华(中交一局第五工程有限公司京密项目部)

摘要:介绍了软土和软土地基的定义及特点，论述了软土地基在公路工程中造成的危害，并介绍了几种软土地基的处理措施，对软土地基的施工具有一定的指导意义。

关键词:软土地基粉喷桩法土工格栅换土垫层法

改革开放以来，我国公路运输业经历了前所未有的发展机遇，取得了辉煌的成就。随着国民经济的发展，公路对经济发展的影响越来越大，也越来越受到国家的重视。虽然东南沿海地区的高速公路建设水平位居全国前列，但软土路基上的公路病害也时有发生。特别是桥头跳车现象严重，影响了高速公路的使用功能。由于桥头与路堤沉降差过大，造成交通事故，不得不反复治理，不仅花钱，而且造成严重的社会影响。为了保证道路的安全运营，软土路基的处理尤为重要。

1软土及软土地基

1.1软土

软土是指沉积在沿海地区、湖泊、沼泽、山谷和洪泛区的天然含水量高、孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低的细粒土。具有天然含水量高、天然孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低、固结系数小、固结时间长、敏感性高、扰动大、透水性差、土层分层分布复杂、层间物理力学性质差异大等特点。

1.2软土地基

我国公路行业规范中没有软土地基的定义。日本高等级公路设计规范将其定义为:主要由粘土、淤泥等细颗粒含量较高的软土、孔隙较大的有机土、泥炭质和松散砂土组成。地下水位高、填料和结构稳定性差的地基和沉降。日本规范也对软土地基进行了分类，并提出了该类型的通用判断标准。在给出软土地基定义时，指出软土地基不能简单地由地基条件来确定，而要随填土形状和施工条件而变化。有必要在充分研究填土和构筑物的类型、形式、规模和地基特性的基础上，判断是否应按软土地基处理。

2软土地基在公路工程中的危害

(1)勘察设计不详细、不准确，导致未能设计出应进行软基处理的路段。

(2)已知为软土地基，但未对软土地基进行适当处理，导致路堤失稳或危及线外建筑物的。

(3)软土地基虽已处理，但措施不力，施工不当造成路堤失稳。

(4)堆放不当，未按规定分层填筑，填筑过快，碾压不当，造成路堤失稳。

(5)扰动“硬壳”或填筑不当会破坏“硬壳”，导致路堤失稳。

3软土地基处理方法

地基处理的方法有很多。与建筑施工等其他地基处理相比，高速公路软基处理有其自身的特点。一般从以下几个方面考虑路基的地质稳定性:

(1)改进的剪切特性

土压力作用下路基的剪切破坏及其稳定性取决于路基土的抗剪强度。因为为了防止剪切破坏，减少土压力，需要采取一定的措施来增加路基土的抗剪能力。

(2)改善压缩特性

应采取措施提高地基土的压缩模量，以减少地基土的沉降。

(3)改善透水性

因为是地下水运动中的问题，需要采取措施使地基土不透水或降低其水压力。

(4)改善动态特性

饱和松散粉砂(包括部分粉土)在地震时会液化，应采取措施避免地基土液化，改善其振动特性，以提高地基的抗震性能。

(5)用特殊土改善不良地基的特性。

主要是指消除或减少黄土的湿陷性、膨胀土的胀缩性等特殊土的不良地基特性。

地基处理的方法可以从不同的角度进行分类，一般根据地基处理的原理，大致可以分为以下几种方法。

3.1换土垫层法

当软土地基承载力或变形达不到设计要求，且软土层厚度不是很大时，将地基下处理范围内的软土层部分或全部挖去，然后分层换填强度较大的砂或其它性能稳定、无腐蚀性的材料，并压实至要求的密度。这种地基处理方法称为换土垫层法，简称换填法。适用于处理淤泥、淤泥质土、湿陷性黄土、素填土和杂填土地基。

换填法的加固机理是:用人工、机械或其他方法清除软弱土层，用砂、砾石、素土、灰土等性能稳定、无侵蚀的材料分层换填，并压实(或振实)至要求的密度。当软土厚度小于3米时，一般可采用全挖换填的方法。当厚度大于3米时，通常只采取局部挖方换填。所有的挖换都是从根本上改善地基，不留后患，效果最好，是最彻底的措施。当高速公路路线经过的软土层位于地表，厚度较薄(小于3米)，局部分布有软土或沼泽时，往往宜采用全挖换填的方法进行地基处理。

这种方法可分为:机械换土法、爆破挤淤法、抛石挤淤法、砂垫层法。

3.2强夯法

强夯法最早于20世纪60年代末70年代初在法国发展起来，国外称之为强夯法，以区别于静力固结法。一般采用50吨强夯机将大吨位夯锤(100 ~ 400 kn)提升到6 ~ 40米的高度，对地基土施加强大的冲击能量，在地基土中形成冲击波和动应力，使地基土密实振动，从而加固地基土，提高强度，降低压缩性，改善砂土的抗液化条件，消除湿陷性黄土。

强夯法主要适用于加固砂卵石土、低饱和度粉土和粘性土、湿陷性黄土、杂填土和素填土。由于其加固效果显著、设备简单、施工方便快捷、经济、节材、环保，很快在世界范围内推广开来。

3.3约束方法

在路堤两侧坡脚附近打入木桩、钢筋混凝土桩或设置片状齿墙，可以限制基底软土的挤压，从而保证基底的稳定性。实施地基侧向约束后，路堤的填筑速度可以不受控制，与反压式护道相比，节省土方，占用耕地少，但需要一定量的三材，造价较高。这种方法适用于软土层较薄、底部硬土层、工期紧迫的情况，特别是下卧层有横坡的情况。

3.4土工布加固方法

这种人工复合土通过在土层中埋设坚固的地质聚合物、拉筋和应力筋，能够承受拉伸、压缩、剪切或弯曲作用，从而提高地基承载力，减少沉降，增加地基稳定性。适用于各种软基。

加筋法的基本原理是通过土与筋之间的摩擦将土中的拉应力传递给筋，筋承受拉力，筋间土承受压应力和剪应力，使加筋土中的筋与土更好地发挥各自的作用。

常见的土工织物有土工格栅、土工织物和土工格室，其中土工格室和土工织物、土工格栅一样，可以延缓或切断地基破坏的滑动面，从而提高地基的承载力。而且土工格室可以对土工格室中的土颗粒给予三维约束，使土颗粒和土工格室成为一个刚度比地基大得多的整体，可以更好地分配施加在其上的荷载，使地基承受更均匀，从而提高地基的承载力。

3.5 DJM桩法

DJM桩法是利用专用设备和机器，通过压缩空气的输送，将增强剂粉料(水泥或石灰)与地基土强制混合，使其产生充分的物理化学反应，形成具有一定强度的桩(简称DJM桩)。这是一种改善土质、提高地基强度的软土地基加固方法，可广泛用于淤泥质土、杂填土、软粘土的地基加固。

DJM桩是深层搅拌法处理软基的一种方法。它利用压缩空气将石灰、水泥等粉状加固材料输送到软土层，使其与原位软土混合压实。通过加筋材料与软土之间的一系列物理化学作用，将软土硬化成具有整体性、水稳性和一定强度的柱状加筋土，与原位软土层形成复合地基，提高软土地基承载力，降低造价。

3.6高压喷射灌浆法

在中国，简称高压喷射法或旋转喷射法。这种方法是用钻机将带有喷嘴的注浆管钻入土层中设计深度，从喷嘴中高压喷出浆液或水，形成射流冲击破坏土层。当高能高速脉动射流的动压力大于土层的结构强度时，土壤颗粒将从土层中剥离，一些细小颗粒将随泥浆或水脱出。剩余的土粒会在射流的冲击力、离心力和重力的作用下与浆液搅拌混合，并按照浆液的一定比例和质量有规律地重新排列。浆液凝固后会在土层中形成固结体，可以提高地基承载力，减少沉降。适用于淤泥、淤泥质土、粘性土、黄土、砂土、人工填土和砾石土。

3.7轻型路基粉煤灰处理方法

粉煤灰是一种轻质、多孔、颗粒均匀、水稳的不粘材料。由于粉煤灰中含有一定量的CaO、SiO2 _ 2、MgO等成分，它们的体积在粉煤灰水化过程中膨胀，这种膨胀率可以用来增加软基的加固效果。其路用性能符合公路技术要求。

粉煤灰质轻，最大干容重约为1.19/阻力，比普通土轻40%左右。在软土路基上填粉煤灰，可有效减轻路堤自重，减少路基沉降和工后沉降，从而影响路基处理方案，降低地基处理费用。

粉煤灰具有高强度和高摩擦系数。在路面设计中，粉煤灰提高了软土的恢复性。

弹性模量值，相应减少路面的设计厚度。

击实试验表明，粉煤灰与软土的混合料具有较好的干密度、含水量和最大干重。

密度关系曲线平缓，更有利于田间施工。

3.8水泥土搅拌法

用搅拌机将水泥、石灰等材料与地基软土搅拌成桩柱。这个桩柱就变成了水泥土桩，石灰土桩或者水泥土桩，有一定的强度和水稳定性。搅拌桩柱与周围软土组成的复合地基可以提高地基的承载力、强度和变形模量。因此，搅拌法加固软基可以提高地基承载力，减少地基沉降，阻止水的流动，增强地基稳定性，防止地下水的渗透。水泥土搅拌法分为深层搅拌法(湿法)和粉喷搅拌法。

在处理正常固结粉土、淤泥质土、高含水量粘性土、粉土等软土地基时，当用于处理具有侵蚀性的泥炭土或地下水时，其适用性应通过试验确定。

当道路和桥梁建在软土地基上时，问题并不总是出现。只要设计和施工措施得当，路堤和桥梁的稳定性和使用效果是可以保证的。软土地基上的路堤设计和施工方案，应结合当地工程地质条件、材料供应、投资环境、工期要求、环境保护等因素，按照因地制宜、就地取材、分期施工、综合治理的原则，进行充分论证，使设计和施工方案技术上先进、经济上合理。

软土地基的处理方法很多。总之，软土地基处理的目的是增加地基稳定性，减少工后不均匀沉降。因此，施工技术人员一定要意识到软土地基的危害性，坚决用数据说话，认真测算地基承载力，根据不同地质条件、不同投资、不同工期要求，采取切实可行的处理方案。同时，他们必须收集桥涵的工后沉降数据，以积累经验，为今后的施工打下坚实的基础。

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