论文部分内容阅读
摘要：公路施工时，经常会遇到软土地基，如果处理不好，将会对公路的稳定性、耐久性及安全性造成严重的危害。公路软土路基的有效处理，对公路工程施工质量的提高，公路行车安全都起着至关重要的作用。本文结合笔者多年的施工经验，并结合实际案例，对公路工程施工中的软基处理技术的应用进行了探讨。
关键词：公路 施工 软土 地基 处理 技术
中图分类号： TU74 文献标识码： A 文章编号：
正文：软土具有含水量大、压缩性高、承载力低等特点，在进行公路工程建设过程中极易出现变形，而导致公路的稳定性差，产生严重病害，影响到行车安全。如果在运行过程中出现病害，不但会因维修造成人力物力上的学浪费，而且还会影响到交通的运行，给人们出行带来不便。因此需要在软土地基施工过程中进行加固处理，以提高软土地基的稳定性，保证公路建设的工程质量。
1.公路工程施工中软土地基的常用处理方法
1.1 深层密实加固法
深层密实加固软基础，采用特殊方式对软土地基进行加密和固结，如爆破、挤压等，深层加固与浅层加固方式相同，所不同的是使用的机械设备不同，而且这种方式可以在更广的范围内进行使用。深层密实加固方法适用于粘土、杂填土、素填土等多种软土地基。
1.2碎石桩处理法
这种软土路基处理方法主要是采取具有水平振动作用的管状设备，于高压水流的辅助下实行边振动、边冲洗操作，当软性粘土成孔之后，在孔内填入强度大、稳定性强的填料，最终形成多根桩体，与桩间土复合成为地基，使得地基的承载力得到有效的提高，路基沉降量有所减少。这种处理方法主要是通过置换软性地基内的部分软土，与复合式的钢筋混凝土结构相似，造价成本低，路基沉降现象较轻，在公路施工软土路基处理中得到广泛的应用。
1.3换填土处理法
换填土处理方法主要适用于土质不匀、排水不畅的地基。换填土处理法，就是当公路工程地基稳定性和承载力达不到要求，而且软土层的厚度小的情况下，对软土层进行挖掘，然后根据实际情况分层填充稳定性较好的材料，如炉渣、灰土、砂石、粉煤灰等，并进行强夯，加大地基的密度，提高地基承载力，降低沉降量，加快软土地基的排水固结，使原来的软土地基在改造后符合建筑施工的设计要求，从而保证工程施工的安全性。
1.4强夯法
该技术可用于多种碎石土、砂土、低饱和度粉土等土性地基。软粘土由于渗透性差、含水量高，在外界强烈撞击时不能迅速排水导致孔隙水压力上升快且消散慢，会导致周围土体强度降低甚至全部液化；此外，土体的固结压密及强度恢复过程较其他土体也慢很多。不同土体应采用不同的加固机理。对孔隙多、颗粒粗的土体的夯实应基于动力密实机理，以实现土体内孔隙体积减小，土体密实；非饱和土体夯实则是内部气相被挤出的过程，主要由于土体颗粒相对位移引起。
1.5 排水挤密加固法
顾名思义，排水挤密法主要适用于含水量较高的沼泽、江河湖海等周边的软土地基，通过特殊方式进行排水吸水，比如用机械将塑料排水板插入软土层中，经过预压负荷，使水分沿塑料板上渗到砂垫层中，以此来加固软土地基，提高承载能力。排水挤密加固法，从另一个角度进行软土地基的加固，是一种新技术和新工艺，加固处理效果好，施工简单。
但是该方法也有明显的缺点：施工中加载速度有严格的条件限制，否则就会造成土体失稳，路基开裂、不均匀沉降，严重的会导致路基垮塌；并且，预压期一般较长（真空预压可有效缩短预压时间，但是成本较高，大面积使用会使工程造价显著提高。）从而导致工期较长，等待预压又使工程不能连续施工。
1.6 高压喷射注浆法
高压喷射注浆法，与动力固结方法有某些相似性。这种方式利用高压喷射机械，将水泥、粉煤灰等强度和固结性较好的材料向软土地基深层，进行注浆，以此来提高整个地基的强度。其中高压旋喷桩通过高压旋喷流切割破坏土体作用、混合搅拌作用以及压密作用，致使浆液与土粒强制搅拌混合凝固后，便在土中形成一个加固土体。现有的高压喷射注浆技术施工压力已达40 MPa，可分为高压与超高压两种工法，施工深度可达 25 m ～40 m，加固体最大直径可达 2 m，且强度稳定。旋喷法可控制加固范围，能够连成一片，旋喷成垂直桩、水平桩和斜桩，也可制成一定间距的桩柱体，只要适当调配硬化剂的用量，便能使各个施工对象得到相应的强度。目前，高压旋喷桩处理深度较大，当前处理的最大深度为30m。高压喷射注浆法适用于淤泥、粘土、粉土等含水量较多的软土地基中。
1.7水泥土搅拌法
水泥土搅拌法又称作深层搅拌法，将水泥等材质混入软土地基中，通过机械搅拌，提高整个地基的强度，降低含水量，增强地基的承载能力。水泥土搅拌法一般是以水泥作为固化剂，利用水泥与软土之间发生的一系列物理、物理化学、化学反应，使软土硬结为具有一定强度和水稳定性的水泥土的方法。
水泥搅拌法加固土(简称加固土)的强度由水泥水化硬化的胶结作用、硬凝反应、原状土强度和土的物理改良等部分构成。前两者属化学反应的范畴，后两者则为物理结构的改变.这两个方面的变化，使得加固土的微观结构与加固前原状土相比有了本质上的不同,致使加固土的物理力学特性相对原状土有了极大的改变(主要表现在强度的提高和变形模量的增大).因此,从微观角度探究水泥加固土的反应机理及结构特征是解释其宏观强度特性的有效方法和途径。该方法适用于淤泥、粘土等软弱地基。
1.8 加筋处理技术
加筋处理技术是在人工填土的路堤或是挡墙内铺设土工合成材料，或者在边坡打入土钉、碎石桩（前面有所介绍）等，以此提高软土地基的承载力，增强地基的密实度和稳定性。
2. 公路软土路基处理技术实例分析
2.1 工程情况
X公路工程为一级公路，地势低洼平缓，属滨海冲积平原，气候属于暖温带半湿润季风气候区，主要特征为一年四季分明，冬冷夏热，沿线大部分的地湿润路段；岩层岩性分布有第四系全新统人工填筑土（Qme4）、第四系全新统冲积层（Q4a1）、海积层（Q4m）；水文地质条件为地下水为第四系孔隙潜水，主要靠地表水补给。水位埋深较浅，地下水及地表水对混凝土具有结晶类及结晶分解复合类强腐蚀地质的断裂运动对工程影响不大。所设路基宽度为 25.5m，全长16.234km，双向四车道，计算行车速度 100Km /h，荷载等级为汽车 -超20 级，挂车- 120。
2.2 地基施工方法和技术
根据对公路软土路基的软土、淤泥的物理力学性质，埋层深度，路堤高度，材料条件，公路等级等因素综合考虑，对于淤泥层厚度较小的路段采取土工格栅+ 山皮石+ 土工格栅+ 改良土的方法，而对于淤泥较厚的则可以用抛石挤淤+ 土工格栅+ 改良土的方法。本文因篇幅的原因，主要从淤泥较厚路段进行分析。
1） 施工机具：挖掘机，装载机，振动压路机，三轮压路机，湿地推土机等。2） 施工方法：抛石挤淤与路基填筑。池中淤泥较厚，且水位较高，常年积水且排水困难，采用措施是抛填片石，片石不宜小于30cm。抛填时，自中线向两侧展开，横坡陡于 1∶10 时，自高处向低处展开抛填，使淤泥向两边挤出。片石抛出水面后应用小石块填塞垫平，以重型压路机辗压，其上铺反滤层，再进行填土。3）具体施工操作：首先，根据设计抛石底脚，用竹竿明确坡脚位置；然后，由原有路往东用挖掘机配合湿地推土机由淤泥边部向深处一级一级填筑，石块规格控制在30cm 左右，严禁出现石块过大及腐殖石块，待抛石顶面高出水面或淤泥顶面20cm 后填筑石屑进行初步找平，然后用采用50T振动压路机碾压，以利于将淤泥彻底挤出。片石填筑完成后及时检测填筑高度、宽度及压实情况，自检合格后方可进行下一道6%改良土工序的施工。同时根据设计要求于第一步改良土完工后进行弯沉检验。
3.结语
软土地基成因类型各异，其厚度也不盡相同，因而在处理软基过程中应先查明其地区特点和地质、土质条件并采取有针对性的对策，并充分了解每种处理措施的优缺点，在不同部位应采取不同措施进行处理。施工人员必须掌握软土路基的处理技术，将其应用到软土路基工程中，以改善路基的性能，保证公路路基的稳定性和强度，防止公路出现变形的现象，使得公路行车安全得到保障，同时有利于我国公路施工事业的发展。
参考文献
[1]孟令海，卢全领.浅析公路桥梁建设中软地基的处理技术[J].工程技术，2010，20.
[2]陈祥，金伟.浅议我国公路工程建筑施工中软土地基的处理方法[J].科技信息，2009，23.
[3]牛志荣，李 宏，穆建春，等. 复合地基处理及其工程实例［M］. 北京: 中国建材工业版社，2000.
[4]龚晓南. 地基处理手册［M］. 第 3 版. 北京: 中国建材工业出版社，2000.
关键词：公路 施工 软土 地基 处理 技术
中图分类号： TU74 文献标识码： A 文章编号：
正文：软土具有含水量大、压缩性高、承载力低等特点，在进行公路工程建设过程中极易出现变形，而导致公路的稳定性差，产生严重病害，影响到行车安全。如果在运行过程中出现病害，不但会因维修造成人力物力上的学浪费，而且还会影响到交通的运行，给人们出行带来不便。因此需要在软土地基施工过程中进行加固处理，以提高软土地基的稳定性，保证公路建设的工程质量。
1.公路工程施工中软土地基的常用处理方法
1.1 深层密实加固法
深层密实加固软基础，采用特殊方式对软土地基进行加密和固结，如爆破、挤压等，深层加固与浅层加固方式相同，所不同的是使用的机械设备不同，而且这种方式可以在更广的范围内进行使用。深层密实加固方法适用于粘土、杂填土、素填土等多种软土地基。
1.2碎石桩处理法
这种软土路基处理方法主要是采取具有水平振动作用的管状设备，于高压水流的辅助下实行边振动、边冲洗操作，当软性粘土成孔之后，在孔内填入强度大、稳定性强的填料，最终形成多根桩体，与桩间土复合成为地基，使得地基的承载力得到有效的提高，路基沉降量有所减少。这种处理方法主要是通过置换软性地基内的部分软土，与复合式的钢筋混凝土结构相似，造价成本低，路基沉降现象较轻，在公路施工软土路基处理中得到广泛的应用。
1.3换填土处理法
换填土处理方法主要适用于土质不匀、排水不畅的地基。换填土处理法，就是当公路工程地基稳定性和承载力达不到要求，而且软土层的厚度小的情况下，对软土层进行挖掘，然后根据实际情况分层填充稳定性较好的材料，如炉渣、灰土、砂石、粉煤灰等，并进行强夯，加大地基的密度，提高地基承载力，降低沉降量，加快软土地基的排水固结，使原来的软土地基在改造后符合建筑施工的设计要求，从而保证工程施工的安全性。
1.4强夯法
该技术可用于多种碎石土、砂土、低饱和度粉土等土性地基。软粘土由于渗透性差、含水量高，在外界强烈撞击时不能迅速排水导致孔隙水压力上升快且消散慢，会导致周围土体强度降低甚至全部液化；此外，土体的固结压密及强度恢复过程较其他土体也慢很多。不同土体应采用不同的加固机理。对孔隙多、颗粒粗的土体的夯实应基于动力密实机理，以实现土体内孔隙体积减小，土体密实；非饱和土体夯实则是内部气相被挤出的过程，主要由于土体颗粒相对位移引起。
1.5 排水挤密加固法
顾名思义，排水挤密法主要适用于含水量较高的沼泽、江河湖海等周边的软土地基，通过特殊方式进行排水吸水，比如用机械将塑料排水板插入软土层中，经过预压负荷，使水分沿塑料板上渗到砂垫层中，以此来加固软土地基，提高承载能力。排水挤密加固法，从另一个角度进行软土地基的加固，是一种新技术和新工艺，加固处理效果好，施工简单。
但是该方法也有明显的缺点：施工中加载速度有严格的条件限制，否则就会造成土体失稳，路基开裂、不均匀沉降，严重的会导致路基垮塌；并且，预压期一般较长（真空预压可有效缩短预压时间，但是成本较高，大面积使用会使工程造价显著提高。）从而导致工期较长，等待预压又使工程不能连续施工。
1.6 高压喷射注浆法
高压喷射注浆法，与动力固结方法有某些相似性。这种方式利用高压喷射机械，将水泥、粉煤灰等强度和固结性较好的材料向软土地基深层，进行注浆，以此来提高整个地基的强度。其中高压旋喷桩通过高压旋喷流切割破坏土体作用、混合搅拌作用以及压密作用，致使浆液与土粒强制搅拌混合凝固后，便在土中形成一个加固土体。现有的高压喷射注浆技术施工压力已达40 MPa，可分为高压与超高压两种工法，施工深度可达 25 m ～40 m，加固体最大直径可达 2 m，且强度稳定。旋喷法可控制加固范围，能够连成一片，旋喷成垂直桩、水平桩和斜桩，也可制成一定间距的桩柱体，只要适当调配硬化剂的用量，便能使各个施工对象得到相应的强度。目前，高压旋喷桩处理深度较大，当前处理的最大深度为30m。高压喷射注浆法适用于淤泥、粘土、粉土等含水量较多的软土地基中。
1.7水泥土搅拌法
水泥土搅拌法又称作深层搅拌法，将水泥等材质混入软土地基中，通过机械搅拌，提高整个地基的强度，降低含水量，增强地基的承载能力。水泥土搅拌法一般是以水泥作为固化剂，利用水泥与软土之间发生的一系列物理、物理化学、化学反应，使软土硬结为具有一定强度和水稳定性的水泥土的方法。
水泥搅拌法加固土(简称加固土)的强度由水泥水化硬化的胶结作用、硬凝反应、原状土强度和土的物理改良等部分构成。前两者属化学反应的范畴，后两者则为物理结构的改变.这两个方面的变化，使得加固土的微观结构与加固前原状土相比有了本质上的不同,致使加固土的物理力学特性相对原状土有了极大的改变(主要表现在强度的提高和变形模量的增大).因此,从微观角度探究水泥加固土的反应机理及结构特征是解释其宏观强度特性的有效方法和途径。该方法适用于淤泥、粘土等软弱地基。
1.8 加筋处理技术
加筋处理技术是在人工填土的路堤或是挡墙内铺设土工合成材料，或者在边坡打入土钉、碎石桩（前面有所介绍）等，以此提高软土地基的承载力，增强地基的密实度和稳定性。
2. 公路软土路基处理技术实例分析
2.1 工程情况
X公路工程为一级公路，地势低洼平缓，属滨海冲积平原，气候属于暖温带半湿润季风气候区，主要特征为一年四季分明，冬冷夏热，沿线大部分的地湿润路段；岩层岩性分布有第四系全新统人工填筑土（Qme4）、第四系全新统冲积层（Q4a1）、海积层（Q4m）；水文地质条件为地下水为第四系孔隙潜水，主要靠地表水补给。水位埋深较浅，地下水及地表水对混凝土具有结晶类及结晶分解复合类强腐蚀地质的断裂运动对工程影响不大。所设路基宽度为 25.5m，全长16.234km，双向四车道，计算行车速度 100Km /h，荷载等级为汽车 -超20 级，挂车- 120。
2.2 地基施工方法和技术
根据对公路软土路基的软土、淤泥的物理力学性质，埋层深度，路堤高度，材料条件，公路等级等因素综合考虑，对于淤泥层厚度较小的路段采取土工格栅+ 山皮石+ 土工格栅+ 改良土的方法，而对于淤泥较厚的则可以用抛石挤淤+ 土工格栅+ 改良土的方法。本文因篇幅的原因，主要从淤泥较厚路段进行分析。
1） 施工机具：挖掘机，装载机，振动压路机，三轮压路机，湿地推土机等。2） 施工方法：抛石挤淤与路基填筑。池中淤泥较厚，且水位较高，常年积水且排水困难，采用措施是抛填片石，片石不宜小于30cm。抛填时，自中线向两侧展开，横坡陡于 1∶10 时，自高处向低处展开抛填，使淤泥向两边挤出。片石抛出水面后应用小石块填塞垫平，以重型压路机辗压，其上铺反滤层，再进行填土。3）具体施工操作：首先，根据设计抛石底脚，用竹竿明确坡脚位置；然后，由原有路往东用挖掘机配合湿地推土机由淤泥边部向深处一级一级填筑，石块规格控制在30cm 左右，严禁出现石块过大及腐殖石块，待抛石顶面高出水面或淤泥顶面20cm 后填筑石屑进行初步找平，然后用采用50T振动压路机碾压，以利于将淤泥彻底挤出。片石填筑完成后及时检测填筑高度、宽度及压实情况，自检合格后方可进行下一道6%改良土工序的施工。同时根据设计要求于第一步改良土完工后进行弯沉检验。
3.结语
软土地基成因类型各异，其厚度也不盡相同，因而在处理软基过程中应先查明其地区特点和地质、土质条件并采取有针对性的对策，并充分了解每种处理措施的优缺点，在不同部位应采取不同措施进行处理。施工人员必须掌握软土路基的处理技术，将其应用到软土路基工程中，以改善路基的性能，保证公路路基的稳定性和强度，防止公路出现变形的现象，使得公路行车安全得到保障，同时有利于我国公路施工事业的发展。
参考文献
[1]孟令海，卢全领.浅析公路桥梁建设中软地基的处理技术[J].工程技术，2010，20.
[2]陈祥，金伟.浅议我国公路工程建筑施工中软土地基的处理方法[J].科技信息，2009，23.
[3]牛志荣，李 宏，穆建春，等. 复合地基处理及其工程实例［M］. 北京: 中国建材工业版社，2000.
[4]龚晓南. 地基处理手册［M］. 第 3 版. 北京: 中国建材工业出版社，2000.