浅议道路工程软弱地基的处理

摘 要：软地基容易引起地基变形和道路裂缝，为了提高地基的承载力，保证地基的稳定性，需要对道路软弱地基进行处理，以保证建筑物的质量。本文描述了软弱地基的特征，介绍了几种比较实用的软基处理方法，并指出软地基处理方法及技术应用时应考虑的因素。

关键词：软弱地基 处理方法 上部结构 设计

软地基是一种不良地基，软土的特点是具有强度低、压缩性高和透水性弱等特性，因此在软土地基上修建道路，必须重视地基的变形和稳定问题。需要采取措施处理软弱土地基承载力和变形，以满足设计要求。地基的处理要满足提高地基的承载力，保证地基的稳定，降低软弱土的压缩性等条件，最终减少基础的沉降和不均匀沉降，使其控制在设计许可的限制内。

一、软弱地基的工程特征

(一)含水量较高，孔隙比较大。据统计，软土的含水量一般为35%~80%，孔隙比为1：2。

(二)压缩性较高。软土的压缩系数在0.5~1.5MPa-1之间，有些高达4.5MPa-1，且其压缩性往往随着液限的增大而增加。

(三)抗剪强度低。软土的天然不排水抗剪强度一般小于20kPa。其变化范围约在5~25kPa。

(四)渗透性较差。软土的渗透系数一般在i×10-5至i×10-7mm/s(i=1，2…，9)之间。因此软土层在自重或荷载作用下达到完全固结所需的时间很长。

(五)具有显著的结构性。特别是滨海地区的软土，一旦受到扰动(振动、搅拌或搓揉等)，其絮状结构受到破坏，土的强度显著降低，甚至呈流动状态。软土受到扰动后强度降低的特性可用灵敏度表示。我国东南沿海软土的灵敏度约为4~10，属高灵敏土。

(六)具有明显的流变性。软土在不变的剪应力的作用下，将连续产生缓慢的剪切变形，并可能导致抗剪强度的衰减。在固结沉降完成之后，软土还可能继续产生可观的次固结沉降。

二、常用的软弱地基处理方法

(一)换填法

换填法是进行软弱地基处理的方法之一，又名换土垫层法。换填法的作用，是提高持力层的承载力，改善土的压缩性，减小地基变形。本方法适用于淤泥、淤泥质土、湿陷性黄土、素填土、杂填土及暗沟、暗塘等的浅层处理。换填材料可用中(粗)砂，级配良好的砂石、灰土、素土、石屑或煤渣等。当软弱土较薄时，可全部挖去;当软弱土较厚时，可部分挖去。填土可采用砂、碎石、素土等。现行的设计思路是将换填垫层作为基础的持力层，利用基底附加应力在换填垫层中向下扩散时应力不断减小的特点，选择合适的垫层厚度，以达到软弱下卧层顶面所受的压应力不大于其容许应力的目的。

(二)预压法

预压法有两种分类方法，一种是堆载预压法，另外一种是砂井预压法。预压法有利于利用外载作用，提高软土的排水固结，增强它的抗剪强度和能力。由于预压目的不同，需要采用不同的预压方式：利用预先荷载加压，能够减少道路的沉降量;利用道路本身的荷载分级加荷进行预压，能够增加地基强度和提高地基的承载能力。砂井预压法是在软土层中按一定距离设置砂井来改变软土层的排水边界条件，该方法可以加速软土的固结，缩短预压时间。该方法是在通过在软土层中按一定的距离设置砂井，通过设置的砂井来改变软土层的排水条件，排水条件的提高有利于加速软土的固结，有利于减少预压的时间。

(三)砂石桩法

砂石桩法适用于挤密松散砂土、粉土、黏性土、素填土、杂填土等地基，提高地基的承载力和降低压缩性，也可用于处理可液化地基。对饱和黏土地基上变形控制不严的工程也可采用砂石桩置换处理，使砂石桩与软黏土构成复合地基，加速软土的排水固结，提高地基承载力。

(四)深层搅拌法

该方法通过水泥、石灰等建筑材料的固化剂，运用深层搅拌机械对各种材料进行搅拌，使得固化物和软土搅拌均匀，从而产生一系列的物理或者化学反应，这样就能够使得软土强度大大高于天然强度，其压缩性、渗水性比天然软土大大降低。该方法适合于各种成因的软土层，尤其是对于厚度较大的饱和软黏土。

(五)强夯法

强夯法又叫动力固结法，是用起重机械吊起夯锤后从高处自由下落，给填料以强大的冲击力和振动能量，使疏松的填料强制压缩致密，从而提高地基强度和稳定性，是减小变形量的一种施工方法。强夯法具有设备简单、功效高、工期短及成本低的特点。

(六)反压护道法

当软土和沼泽较厚，路堤高度不超过极限高度的两倍时，路堤两侧填筑适当厚度和宽度的护道，在护道附加荷载的作用下，保持地基的平衡，增加抗滑力矩，防止路堤的滑动破坏。通过反压护道法使路堤下淤泥趋于稳定。护道一般可采用单组形式，其高度为路堤高度的0.3~0 .5倍。适用范围：当路堤超过极限高度的1.5~2.0倍以内时适用。施工时，护道尽量与路堤同时填筑，且压实度要达到90%以上。它的特点是施工工艺简单、费用较低，但施工用地增大。

(七)复合地基处理方法

这种方法主要有粉喷桩、旋喷桩和碎石桩等，软基处理单价较高，特别是对软土层厚的高填土路堤，如采用粉喷桩设计，对软土层厚度大于10.0m，填土设计标高8.0m以上的路堤，粉喷桩间距取1.0m，喷粉量50kg/m，其每平方米的单价是压密注浆方法的2~3倍;若采用旋喷桩处理单价更高，大约是压密注浆处理的3~4倍。另一方面成桩的质量难以控制，如粉喷桩，理论上讲成桩有效长度可达25m以上，但大量的工程实例反映，粉喷桩桩长过大，其质量难以保证;在成桩过程还存在喷粉量不足、搅拌不均匀、胶接不好等先天质量问题。在施工条件良好的情况下，复合地基处理方法有自己的优势，如在结构物反开挖过程中，它可以起到支护作用;在桥头附近路基处理中，它可以提高桥背土体填筑速度、减小工后沉降等。

三、软地基处理方法及技术应用时应考虑的因素

在软地基处理中，我们要遵循的原则是：技术先进、经济合理、安全适用、确保质量。可根据以下条件进行选择：

(一)土质条件的影响

不同的土质要采取适合分方法。黏性土一般采用的方法是压实法。在施工中采取的处理方法对地基的扰动必须尽量小。砂性土则采用挤实砂桩法或振动压实法对可能发生液化的砂性土进行改善，这主要是因为黏土一经扰动，强度降低很多。

(二)设计施工条件

软弱地基设计时要充分考虑工期及用料情况，工程用料最好是就地取材，可降低造价。工期要合理安排，为了保证地基的稳定性，要有足够的施工时间。另外要注意采用科学的管理方法。

(三)场地环境条件

要考虑施工时对周围环境的影响。如：换土垫层法中的换填材料会挤压原有道路，产生侧向位移或附加沉降;砂石桩法和强夯法施工有噪声，不能太靠近居民点;采用填土堆载时要有大量的土料运进运出工地，会影响交通和环境卫生;打石灰桩、灌注药物或采用电渗排水时，会污染周围地下水，应慎重对待。

(四)地基构成情况

在软土层较浅的情况下，需要进行简单的表层处理。重要的构造物基础常用开挖换填法。若软土层较厚，应使用其他方法配合表层处理法，具体分析如下：夹有砂层且厚度较薄(5m~6 m以下)的软土层，采用表层处理法、荷载压重法等，即使是7cm的砂层也是有效排水层，在土质调查中不要遗漏。软土层厚且无砂层的情况，因排水距离长，因此固结沉降需较长的时间，同时强度也将增长。

四、小结

综上所述，软弱地基处理的优劣，关系到整个道路工程的质量。合理的结构设计和软弱地基处理，可以减轻和消除软弱地基对道路工程的不利影响，从而提高工程的质量，获得良好的经济效益和社会效益。随着土木工程的发展，地基处理技术也在不断发展。随着地基处理理论和地基处理新材料、新机械和新工艺的发展，将会产生新的软弱地基处理方法，并且将在工程建设中得到应用。

参考文献：

1. 朱成群、杨士安：《软地基加固处理技术》，《中国高新技术企业》，2007年第16期.

2. 唐慧敏：《粉喷桩在高速公路软土地基处理中的应用》，《公路与汽运》，2008年第1期。

3. 徐至钧、赵锡宏：《地基处理技术与工程实例》，科学出版社，2008年3月

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