高速公路关于软土地基处理探讨

　　摘要：软土是指淤泥（muck）和淤泥质土（muckysoil）的总称。主要是由天然含水量大、压缩性高、承载能力低的淤泥沉积物及少量腐殖质所组成的土。我国公路行业规范对软土地基定义是指强度低，压缩量较高的软弱土层，多数含有一定的有机物质。为提高路基的稳定性和平整度,应对路基,特别是易变形的软土路基进行特别处理,以减小沉降,避免桥头跳车、路面沉陷等公路病害的出现。
　　关键词：高速公路，软土地基，处理
　　0、引言
　　路基的稳定性及强度主要取决于土中的含水量,软土路基由于其含水量高等工程性质常导致高速公路的强度及稳定性不合格或沉降变形等问题。若路基的抗剪强度无法承受路堤及路面外荷载时,可能造成公路的塌方或桥台损坏;若路基无法承受上部及外部载荷而产生沉降变形,则可能导致路面开裂、桥头跳车以及通道、涵身凹陷等病害的发生。通过工程实践说明,软土路基施工中的填土高度和其沉降量与稳定性具有直接的关系。
　　1、软土地基的承载力
　　1.1软土地基的确定因素
　　软土地基的承载力应该根据地区建筑经验，并结合下列因素确定：
　　(1)软土层层条件、应力历史、力学特征及排水条件
　　(2)上部结构的类型、刚度、荷载性质、大小和分布、对不均匀沉降的敏感性
　　(3)基础的类型、尺寸、埋深、刚度等
　　(4)施工方法和程序
　　(5)采用预压排水的地基，应考虑软土固结排水后强度的增加
　　除此以外还可以根据以下方法确定：
　　(1)根据极限承载力理论公式确定
　　(2)根据土的物理性质指标确定
　　(3)按临塑荷载估算
　　(4)用原位测试的方法确定
　　对较重要的或规模较大的工程，确定软土地基承载力应该综合以上的方法，并结合当地的实际情况，具体情况具体分析。
　　1.2软土地基的沉降计算
　　一般的工程地基沉降成为三部分：
　　(1)固结沉降Sd：采用e-p曲线计算，采用压缩模量计算，采用e-p曲线计算。
　　(2)瞬时沉降Sc：一种是由于地基土弹性变形引起的；另一种是由于软土渗透系数低，加荷初期不能排水固结，因而土体产生剪切变形；此时沉降由软土侧向剪切变形引起的。
　　(3)次固结沉降Ss：对于软土地基，其沉降理应为三种沉降之和，但是由于瞬时沉降和次固结沉降的计算方法和理论还不是十分成熟，较常用的是将一个固结沉降计算的结果乘以一个沉降计算经验的修正系数ms
　　Ss=mS×Sc
　　在《公桥基规》规定，当软土压缩模量ES=1.0～4.0MPA时，MS=1.8～1.1，以提高其计算精度。实际上由于软土地基沉降的复杂性，MS的取值尚待补充完善。
　　2、软土路基常用加固方法
　　当路堤经稳定验算或沉降计算不能满足设计要求时，道路软基处理尽可能早期进行，对其进行加固。加固的方法很多，常用的方法有以下几种办法的应用较为广泛。
　　2.1表层排水法
　　对土质较好且含水量过大而导致的软土地基，在填土之前，地表面开挖沟槽，排除地表水，同时降低地基表层部分的含水率，以保障施工机械通行。为了发挥出挖出的沟槽在施工中达到盲沟的效果，应回填透水性好的砂砾或碎石。
　　2.2砂垫层法
　　对于地基上部软土层极薄且含水量大时，在软土地基上敷垫0.5～1.2m左右厚的砂垫层。这样可达到固结软土层，使砂垫层起到上部排水层作用；同时，砂垫层又成为填土内的地下排水层，以降低填土内的水位；在进行填土及地基处理施工时，为施工机械提供良好的通行条件。
　　砂井：砂井是利用各种打桩机具击入钢管，或用高压射水、爆破等方法在地基中获得按一定规律排列的孔眼并灌入中、粗砂形成砂柱。由于这种砂井在饱和软粘土中起排水通道的作用，又称排水砂井。砂井顶面应铺设垫层，以构成完整的地基排水系统。砂井适用于软土层厚度大于5m时。最大有效处理深度18m。
　　袋装砂井：井径对固结时间的影响没有井距那样敏感。但一般砂并如果井径太小，既无法施工，也无法防止因地基变形而断开失效。因此，现在广泛采用网状织物袋装砂井，其直径比一般砂并要省料得多，造价比一般砂井低廉，且不会因施工操作上的误差或地基发生水平和垂直变形而丧失其连续性。
　　排水砂垫层：排水砂垫层是在路堤底部地面上铺设一层砂层，作用是在软土顶面增加一个排水面，在填土的过程中，荷载逐渐增加，促使软土地基排水固结渗出的水就可以从砂垫层中排走。为确保砂垫层能通畅排水，要采用渗水性良好的材料。砂垫层一般的厚度为0.6-1.0m。为了保证砂垫层的渗水作用，在砂垫层上应该填一层粘性土封住水不让水返上路基。在路基两侧要修好排水沟，通过砂垫层渗出的水通过排水沟排出路基外，保持路基的稳定。
　　在软土地基表层铺设一层或多层土工织物,可以减少路堤填筑后的地基不均匀沉降,又可以提高地基的承载能力，同时也不影响排水。对于淤泥之类高含水量的超软弱地基,在采用砂井及其他深层加固法之前，土工织物铺垫可作为前期处理，以提高施工的可能性。
　　在软土地基上修筑路堤,如果工期不紧，可以先填筑一部分或全部，使地基经过一段时间固结沉降，然后再填足和铺筑路面。最大有效处理深度30m。
　　2.3铺垫材料法
　　对于地基土层不均匀，可能发生局部不均匀沉降和侧向变位，可利用铺垫材料的抗剪力和拉抗力，来增强施工机械的通行，均匀地支承填土荷载、减少地基局部沉降和侧向变位，以提高地基的支撑能力。
　　铺垫材料主要有化纤无纺布、土工布、玻璃纤维格栅等被广为采用。
　　2.4添加剂法
　　对于表层为粘性土时，在表层粘性土内渗入添加剂，改善地基的压缩性能和强度特性，以保证施工机械的行驶，同时也可达到提高填土稳定及固结的效果。
　　添加材料通常使用的是生石灰，熟石灰和水泥。石灰类添加材料通过现场拌和或厂拌，除了降低土壤含水量、产生团粒效果外，对被固结的土随着时间的推移会发生化学性固结，使粘土成分发生质的变化，从而促进土体稳定。
　　3、结语
　　随着我国建筑工程技术理论与实践水平的不断提高,路基处理技术目前已经接近了国际先进水平。各种软土地基处理技术不断地运用在土木工程的各个方面，带来了巨大的经济效益和社会效益。我国地基处理水平不断得到提高，总体上正在接近世界先进水平。近年来，我国在引进了国外比较先进的软土地基处理方法的同时,逐步发展了符合我国国内具体工程地质条件的软土地基处理方法。
　　参考文献:
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　　［2]车欣燕,于新.浅谈软土地基路基施工方法.丹东海工,2006．
　　［3]冯振国,吴昊昱.浅谈高速公路路基处理方法.黑龙江交通科技,2008.
　　［5]王小龙.浅析软土路基沉降动态观测.山西建筑,2009.

《高速公路关于软土地基处理探讨》

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