论文部分内容阅读
【摘 要】在软土地基上进行施工是公路工程中不可避免的内容，而如何对软基进行有效处理并采取相应措施确保工程质量则是解决这一问题的关键。本文对软土地基容易出现的问题进行了简要介绍，并以某工程为例，对软基路段的施工方法进行了讨论。
【关键词】软基处理；公路工程；软土地基
1 引言
软基是指内聚力小，抗剪强度低，孔隙比大，压缩性高的淤泥、淤泥质土及其它高压缩性土。软基具有强度低，压缩性大、透水性小等特点。软土地基的强度、变形随时间的变化而变化，其变化规律与土的类别、性质、边界排水条件、受荷載形式、时间等诸多因素有关，要了解软土地基的强度、变形规律就必须了解以上因素。因此修建在软土路基上的公路、桥梁等工程必须重视实地调查研究，提出切实可行的技术措施及适宜的处理方法。
软土加固技术从原理上可以分为以下几类：(1)改良土质；(2)换置；(3)补强。现在高速公路建设中经常应用以下方法：置换法、固结法、降低应力法、反压护道、挤密法、土的加劲（土工布、加筋土、土工格栅）,以及化学加固法等。从以上软基处理方法在工程实际中的应用情况来看，对其效果评价不一。在如此多的软基处理方法中，究竟哪种情况需要哪种方法，方法的适用范围如何。下面对这几种方法进行简单介绍。
2 软基的几种处理方法
正是因为软基存在着种种不足，因此在施工时才要采取相应的措施进行处理，以保证公路工程的安全和稳定，下面以某工程软基路段的施工技术为例，对如何做好工程施工进行说明。
2.1 深层搅拌桩法
深层搅拌桩的处理范围：(1)桥台（包括桥形通道）台背附近20米以内；(2)管涵基底及基础边缘外延3米左右；(3)箱涵、盖板涵及箱形通道基底及基础外延5米左右。搅拌桩桩长设计以经济合理，满足沉降量及承载力要求为原则，当软基不太厚时。考虑到现有桩基的施工能力及桩身的质量保证，设计桩长不宜大于15米。施工时施工场地应事先平整清理地表障碍物。
施工可按以下步骤进行：(1)深层搅拌桩机械就位；(2)预搅下沉；(3)喷灰（或喷浆）搅拌提升；(4)重复搅拌下沉；(5)重复搅拌提升至孔口；(6)关闭搅拌机械。
深层搅拌桩是一种快速处理软基，减少工后沉降较为理想的方法，可用于结构物处如涵洞、通道、桥台的软基处理，它一般比排水固结方法节省工期，但应注意它的造价约是排水固结法的3～5倍（石灰搅拌桩约为3倍，水泥搅拌桩约为5倍）。由于经深层搅拌桩处理的软基沉降量很小这为公路上软土路段常见的桥台跳车问题提供了一条解决途径。
2.2 排水固结法
在软土地基中打入砂井，经过预压加速地基土固结从而提高地基土强度。美国在30年代首次在加州公路上应用砂井预压法，获得满意效果。随着其应用及发展，后又分成几种新的方法如袋装砂井法、塑料芯极排水法、真空排水预压法及降水预压法。
2.3 轻型填料法
即用密度小的煤渣等重量轻的填料为原料，尽量减少地基沉降保持填土稳定。近年来，国外很多国家采用高分子材料作为填方材料使用。如挪威和美国采用超轻量材料的抱沫聚苯乙烯作为道路填方材料及软基桥台引道填方。对于改善地基沉降有良好效果。此后法国、日本也相继将该法用于具体工程中。
3 复合地基法的应用
按一定间距和分布，在软土层中打设许多桩柱以形成复合土层，由复合土层组成的地基即为复合地基。
桩一网复合地基，就是桩和网的组合，这种地基是指天然地基经过处理，下部土体得到竖直向“桩”的加强，然后在该区上部铺设水平向“网”（土工合成材料）。由此形成加筋土复合地基加固区，使网一桩一土协同作用，共同承担荷载。桩一网复合地基体系从上到下由三部分组成：(1)上部加筋土（路堤）；(2)中部加筋褥垫层；(3)下部桩土加固区。其中(2)、(3)两部分对荷载应力具有较明显的扩散作用，可有效减小地基沉降量。
桩一网复合地基中的加筋褥垫层具有应力扩散作用，但当底部较宽时，这种扩散衰减效果不明显，即存在所谓的“尺寸效应”。
水泥深层搅拌桩法加固软土路基，不需预压期，受自然因素影响小，再配以上部铺网，工艺简单，兼有多种效能，可在处理淤泥等软土地基的工程中应用。
3.1 适用路段
3.1.1 高填方桥头路段，对桥头高路堤下的厚层软土地基，若采用排水方案，即使预压期较长，也难以达到工后沉降标准，易形成台阶，路面要随着沉降的持续发生不断整修。采用复合地基方案并结合搭板过渡能较好的解决这一问题，处理范围以沿路线方向台背附近20～50米为宜，具体视桥梁规模、路堤高度和软土厚度确定。
3.1.2 横穿公路构造物段，主要是箱涵、盖板涵路段。
3.2 技术要求
3.2.1 工后沉降。经复合地基处理后的工后沉降。桥头路段不大于5cm，涵洞与通道基础不大于10cm。
3.2.2 地基承载力。复合地基承载力应满足各段高速公路原设计要求。③地基稳定性。复合地基稳定性应满足设计填土高以及路面荷载作用下的稳定性。
3.3 设计要点
3.3.1 桩长设计以经济合理，满足沉降量和承载要求为原则，但软土不太厚时（约10m）可穿透软基。桩体的平面布置通常有等边三角形和正方形两种，粉喷桩的设计为50cm．碎石桩设计为80cm，桩间距可通过计算确定。
3.3.2 不同结构物和路段处理方案，①桥头软基：桥台台后路段复合地基的设计应注意主次分明均匀过渡，沿路线方向设计可分为两部分，桥台搭板区是对不均匀沉降最为敏感的部位，应采用较小的桩间距，这一部分设计长度应包括整个搭板，并不宜小于10m；紧接后面的路段为过渡区。可采用中等的间距。另外路肩外侧路基部分，其桩柱间距以相应于内侧适当加大，桩长也可以适当减少。②涵洞与通道：涵洞与通道对地基的承载力要求由其基底平均压应力大小确定。箱形涵洞和箱形通道为整体性好的的钢筋混凝土结构，刚度大，基底压力较小，因此对软基的适应性较强。
3.4 计算方法与施工技术
关于桩柱的单桩承载力以及网的拉力计算可参阅国标《建筑地基处理技术规范》和有关地基处理手册。不同地区软土地基有各自的特点，在选定高速公路软基处理方法前，应做详细的地质勘察、计算、经济分析和一些试验段进行现场测试，多种因素影响着处理方法的选择，高速公路软基处理方法无一定的模式但却有一定的原则，这就要依据土力学基本原理，以及根据地基特点选择合理可行的方法，达到如下基本要求：地基须满足施工期稳定、侧向变形和差异沉降尽可能小、工后沉降满足规范要求、技术可行、施工方便、经济合理、满足环保等要求。
4 结论
对于软基的处理是公路软基路段施工的重要组成部分，地基既是线路的主体，也是路面工程的质量基础，在进行软基路段的施工时，难免会遇到许多困难和问题，如果没有采取有效措施进行处理，不仅无法保证路基的稳定性，也会对路基的质量造成影响。目前，对于软基的处理方法有很多种，但都有各自的适用范围，因此工作人员必须要在充分了解施工现场实际情况的基础上，本着科学的态度对其进行认真的分析和研究，从而采用最适的方法来对软基进行处理，以便消除质量和安全隐患，进一步提升公路工程的稳定性和安全性。
参考文献：
[1]张留俊.高速公路软土地基处理技术[M].北京：人民交通出版社，2004.
[2]丁建奇.高速公路超软地基处理设计与施工[M].北京：人民交通出版社，2006，9.
[3]杨仲元.软土地基处理技术[M].北京：中国电力出版社，2009，7.
[4]李彰明.软土地基加固的理论、设计与施工[M].北京：中国电力出版社，2006，7.
[5]地基处理技术规范[S].北京，中国计划出版社，2005.
[6]冯守中.公路软基处理新技术[M].北京：人民交通出版社，2008，9.
【关键词】软基处理；公路工程；软土地基
1 引言
软基是指内聚力小，抗剪强度低，孔隙比大，压缩性高的淤泥、淤泥质土及其它高压缩性土。软基具有强度低，压缩性大、透水性小等特点。软土地基的强度、变形随时间的变化而变化，其变化规律与土的类别、性质、边界排水条件、受荷載形式、时间等诸多因素有关，要了解软土地基的强度、变形规律就必须了解以上因素。因此修建在软土路基上的公路、桥梁等工程必须重视实地调查研究，提出切实可行的技术措施及适宜的处理方法。
软土加固技术从原理上可以分为以下几类：(1)改良土质；(2)换置；(3)补强。现在高速公路建设中经常应用以下方法：置换法、固结法、降低应力法、反压护道、挤密法、土的加劲（土工布、加筋土、土工格栅）,以及化学加固法等。从以上软基处理方法在工程实际中的应用情况来看，对其效果评价不一。在如此多的软基处理方法中，究竟哪种情况需要哪种方法，方法的适用范围如何。下面对这几种方法进行简单介绍。
2 软基的几种处理方法
正是因为软基存在着种种不足，因此在施工时才要采取相应的措施进行处理，以保证公路工程的安全和稳定，下面以某工程软基路段的施工技术为例，对如何做好工程施工进行说明。
2.1 深层搅拌桩法
深层搅拌桩的处理范围：(1)桥台（包括桥形通道）台背附近20米以内；(2)管涵基底及基础边缘外延3米左右；(3)箱涵、盖板涵及箱形通道基底及基础外延5米左右。搅拌桩桩长设计以经济合理，满足沉降量及承载力要求为原则，当软基不太厚时。考虑到现有桩基的施工能力及桩身的质量保证，设计桩长不宜大于15米。施工时施工场地应事先平整清理地表障碍物。
施工可按以下步骤进行：(1)深层搅拌桩机械就位；(2)预搅下沉；(3)喷灰（或喷浆）搅拌提升；(4)重复搅拌下沉；(5)重复搅拌提升至孔口；(6)关闭搅拌机械。
深层搅拌桩是一种快速处理软基，减少工后沉降较为理想的方法，可用于结构物处如涵洞、通道、桥台的软基处理，它一般比排水固结方法节省工期，但应注意它的造价约是排水固结法的3～5倍（石灰搅拌桩约为3倍，水泥搅拌桩约为5倍）。由于经深层搅拌桩处理的软基沉降量很小这为公路上软土路段常见的桥台跳车问题提供了一条解决途径。
2.2 排水固结法
在软土地基中打入砂井，经过预压加速地基土固结从而提高地基土强度。美国在30年代首次在加州公路上应用砂井预压法，获得满意效果。随着其应用及发展，后又分成几种新的方法如袋装砂井法、塑料芯极排水法、真空排水预压法及降水预压法。
2.3 轻型填料法
即用密度小的煤渣等重量轻的填料为原料，尽量减少地基沉降保持填土稳定。近年来，国外很多国家采用高分子材料作为填方材料使用。如挪威和美国采用超轻量材料的抱沫聚苯乙烯作为道路填方材料及软基桥台引道填方。对于改善地基沉降有良好效果。此后法国、日本也相继将该法用于具体工程中。
3 复合地基法的应用
按一定间距和分布，在软土层中打设许多桩柱以形成复合土层，由复合土层组成的地基即为复合地基。
桩一网复合地基，就是桩和网的组合，这种地基是指天然地基经过处理，下部土体得到竖直向“桩”的加强，然后在该区上部铺设水平向“网”（土工合成材料）。由此形成加筋土复合地基加固区，使网一桩一土协同作用，共同承担荷载。桩一网复合地基体系从上到下由三部分组成：(1)上部加筋土（路堤）；(2)中部加筋褥垫层；(3)下部桩土加固区。其中(2)、(3)两部分对荷载应力具有较明显的扩散作用，可有效减小地基沉降量。
桩一网复合地基中的加筋褥垫层具有应力扩散作用，但当底部较宽时，这种扩散衰减效果不明显，即存在所谓的“尺寸效应”。
水泥深层搅拌桩法加固软土路基，不需预压期，受自然因素影响小，再配以上部铺网，工艺简单，兼有多种效能，可在处理淤泥等软土地基的工程中应用。
3.1 适用路段
3.1.1 高填方桥头路段，对桥头高路堤下的厚层软土地基，若采用排水方案，即使预压期较长，也难以达到工后沉降标准，易形成台阶，路面要随着沉降的持续发生不断整修。采用复合地基方案并结合搭板过渡能较好的解决这一问题，处理范围以沿路线方向台背附近20～50米为宜，具体视桥梁规模、路堤高度和软土厚度确定。
3.1.2 横穿公路构造物段，主要是箱涵、盖板涵路段。
3.2 技术要求
3.2.1 工后沉降。经复合地基处理后的工后沉降。桥头路段不大于5cm，涵洞与通道基础不大于10cm。
3.2.2 地基承载力。复合地基承载力应满足各段高速公路原设计要求。③地基稳定性。复合地基稳定性应满足设计填土高以及路面荷载作用下的稳定性。
3.3 设计要点
3.3.1 桩长设计以经济合理，满足沉降量和承载要求为原则，但软土不太厚时（约10m）可穿透软基。桩体的平面布置通常有等边三角形和正方形两种，粉喷桩的设计为50cm．碎石桩设计为80cm，桩间距可通过计算确定。
3.3.2 不同结构物和路段处理方案，①桥头软基：桥台台后路段复合地基的设计应注意主次分明均匀过渡，沿路线方向设计可分为两部分，桥台搭板区是对不均匀沉降最为敏感的部位，应采用较小的桩间距，这一部分设计长度应包括整个搭板，并不宜小于10m；紧接后面的路段为过渡区。可采用中等的间距。另外路肩外侧路基部分，其桩柱间距以相应于内侧适当加大，桩长也可以适当减少。②涵洞与通道：涵洞与通道对地基的承载力要求由其基底平均压应力大小确定。箱形涵洞和箱形通道为整体性好的的钢筋混凝土结构，刚度大，基底压力较小，因此对软基的适应性较强。
3.4 计算方法与施工技术
关于桩柱的单桩承载力以及网的拉力计算可参阅国标《建筑地基处理技术规范》和有关地基处理手册。不同地区软土地基有各自的特点，在选定高速公路软基处理方法前，应做详细的地质勘察、计算、经济分析和一些试验段进行现场测试，多种因素影响着处理方法的选择，高速公路软基处理方法无一定的模式但却有一定的原则，这就要依据土力学基本原理，以及根据地基特点选择合理可行的方法，达到如下基本要求：地基须满足施工期稳定、侧向变形和差异沉降尽可能小、工后沉降满足规范要求、技术可行、施工方便、经济合理、满足环保等要求。
4 结论
对于软基的处理是公路软基路段施工的重要组成部分，地基既是线路的主体，也是路面工程的质量基础，在进行软基路段的施工时，难免会遇到许多困难和问题，如果没有采取有效措施进行处理，不仅无法保证路基的稳定性，也会对路基的质量造成影响。目前，对于软基的处理方法有很多种，但都有各自的适用范围，因此工作人员必须要在充分了解施工现场实际情况的基础上，本着科学的态度对其进行认真的分析和研究，从而采用最适的方法来对软基进行处理，以便消除质量和安全隐患，进一步提升公路工程的稳定性和安全性。
参考文献：
[1]张留俊.高速公路软土地基处理技术[M].北京：人民交通出版社，2004.
[2]丁建奇.高速公路超软地基处理设计与施工[M].北京：人民交通出版社，2006，9.
[3]杨仲元.软土地基处理技术[M].北京：中国电力出版社，2009，7.
[4]李彰明.软土地基加固的理论、设计与施工[M].北京：中国电力出版社，2006，7.
[5]地基处理技术规范[S].北京，中国计划出版社，2005.
[6]冯守中.公路软基处理新技术[M].北京：人民交通出版社，2008，9.