公路深厚软土地基处理措施详解

　　摘要：随着我国高速公路的发展，深厚软土地基的处治效果已经成为影响高速公路工程建设质量的突出矛盾之一。本文通过笔者对公路深厚软土地基处理的了解，对目前较为常几的几种处理措施进行了简要的探讨。
　　
　　关键词：公路；深厚软土；处理措施
　　
　　1引言
　　软土厚度大于10m且软土底板埋深大于25m的软土一般称其为深厚软土。《公路软土地基路堤设计与施工技术规范JTJ1017一96》对软土的定义仅仅作了成因和物理力学指标的规定，而对软土的埋藏深度没有说明。但是在软基处理工程实践中发现，不仅物理力学指标影响着软基处理的方法，同时软土的埋藏位置同样对处理方法起着举足轻重的作用，特别是对于埋藏较深的软土，如果套用浅层软土的处理方法，不仅造成浪费，而且处理效果也不好。
　　
　　2深厚软土的物理力学性质指标
　　深厚软土含水量一般为35%～65%，最大可达100%-120%(有机土);孔隙比1.0～1.7,含有机质，压缩模量1.0～3.5MPa，快剪粘聚力。值一般为3～15kPa，内摩擦角中一般为2°～10°。
　　
　　3处理措施
　　由于深厚软土在我国的分布相对较广，且各地区的处理措施各不相同，但都取得了比较成功的经验。以下归纳目前几种比较常用的处理措施：
　　3.1预应力混凝土管桩方案
　　预应力管桩由桩基、桩尖和桩帽三部分组成，桩身和桩尖预先在工厂按一定的规格制备，桩帽配有钢筋，一般在现场用C30混凝土浇注。施工时，用压桩机静压把桩压入地基。预应力管桩具有较高的强度，它与桩帽和地基土共同构成复合地基，以提高地基的承载能力、降低沉降量，达到加固地基的目的。
　　(1)预应力管桩的设计
　　预应力管桩造价较高，仅在桥头路段应用比较广泛，其平面上采用正三角形布设，桥头路段桩距一般可取2.0～2.4m;桥头过渡段桩距可取2.5～2.8m。管桩桩径一般300～400mm，壁厚50～55mm，管桩桩身用C60混凝土张拉预制，桩帽用C30混凝土浇筑，尺寸100cm×100cm×35cm正方形。
　　(2)预应力管桩的质量
　　检验质量检验见表1。其中桩位检验包括纵横方向。
　　3.2水泥混凝土薄壁筒桩方案
　　(1)筒桩设计
　　筒桩在平面上采用正三角形布设，采用自动排土震动灌注，桥头路段桩距2.3～2.5m;过渡段桩距2.5～3.3m。桩径100cm,壁厚12cm，桩身采用C25素混凝土浇筑，桩帽采用C30混凝土浇注，桩帽尺寸150cm×150cm×35cm正方形。
　　
　　表1预应力管桩的施工质量检验表
　　检验项目 质量要求和允许偏差 检验频率 检验方法
　　桩位 土10CM 抽查2% 经纬仪检查
　　第一节桩垂直度 ≤0.5% 查施工记录 经纬仪测量
　　后续桩垂直度 ≤1% 查施工记录 经纬仪测量
　　接桩时错位偏差 ≤2MM 全部 尺量
　　焊接层数 ≥2层 全部 目测
　　焊接点数 ≥6点（对称位置） 全部 目测
　　桩长度 ≥设计要求 全部 锤球法测量
　　桩头标高 土5% 检查2% 水准仪测
　　桩身完整性 综合设计要求 10% 小应变检测
　　
　　表2水泥混凝土薄壁桩施工允许偏差表
　　项目 允许偏差 检测方法和频率
　　桩距/CM 土15 抽查2%
　　桩长/M 不小于设计 查施工记录
　　桩径/CM 不小于设计 抽查2%
　　垂直度/% ≤1.0 查施工记录
　　单桩灌注量/% 不小于设计 查施工记录
　　单桩、复合地基承载力/KPA 小于设计 查检0.5%~2.0%
　　桩身完整性  小应0变，抽检2%
　　注：单桩灌注桩体尺寸和充盈系数换算得出．充盈系数由试桩得到。
　　(2)筒桩质量检验
　　筒桩施工结束间隔一定时间后，应进行质量检验。养护龄期一般可取28d.
　　①施工允许偏差。施工允许偏差检验包括桩径、桩距、桩长、垂直度、单桩灌注量和强度，详见表2.
　　②成桩7d内，施工单位先开挖自检，观察桩体成型情况及搅拌均匀程度，如实做好记录，检查频率为1%，开挖深度不小于3.0m，如发现凝体不良等情况.应报废补桩。
　　③成桩28d后，对不同软土地质条件、不同桩长路段，分别在整桩长度范围内钻芯取样，进行无侧限抗压强度试验，抽检频率为桩数的0.5%～1.0%.且每工点不得少于5根。同时进行静载试验，检测单桩允许承载力和复合地基允许承载力.检测频率同一路段不少于3组。
　　④桩间土检验。筒桩桩间土质量检验可用标准贯入、静力触探和钻孔取样等试验对桩间土进行处理前后的对比试验。对砂性土地基可采用标准贯分、或动力触探等方法检测挤密程度。
　　⑤单桩和复合地基承载力检验。筒桩施工质量的检测可采用静载荷试验，测定单桩承载力和复合地基承载力。设计要求单桩容许承载力≥300kpa，复合地基容许承载力.≥130kpa
　　3.3Y形灌注桩方案
　　（1）Y形桩设计
　　Y形桩在平面上采用正三角形布设，采用振动沉管灌注，桩距一般1.8～2.8m.设计桩体强度一般12.5MPg，桩身采用C25素混凝土浇筑，桩帽采用C30混凝土灌注，尺寸为直径1.4m的圆形，其厚度为35cm.
　　（2）Y形桩检验
　　施工偏差检验包括桩径、桩距、桩长、垂直度、单桩灌注量和强度，其它需检验的内容及要求同水泥混凝土薄壁筒桩。
　　3.4EPS路堤方案
　　EPS材料为硬质、闭孔的泡沫塑料，又称膨胀性聚苯乙烯，是一种新的建筑材料，在国内公路工程中应用还刚刚起步。
　　EPS材料具有重量轻、抗压性能好、抗冻性能均较佳、耐热、吸水率低、化学稳定性高且易于加工等优点。EPS材料密度约0.02～0.04t/m2，约为土的1/50～1/100，在国外已使用于土建工程各个领域。据了解，我国浙江和广东也把EPS材料用于高速公路路堤工程，且实践证明，EPS材料具有很重要的意义和实用价值。特别在软土地段的桥头路基，可以充分发挥EPS材料的优越性，其路堤处理横断面如下图所示。
　　
　　
　　
　　3.5长(塑料排水)板—短(浆喷)桩方案
　　塑料排水板是由排水芯带和外包滤膜组成的新型排水材料。这里称为长板。长板打入地基中作为排水通道，缩短了排水路径，加速地基的排水固结。由于长板能有效加速排水固结，但难以保证路堤的稳定。在这种情况下，从实践中发展起来一种“长板—短桩”处理地基的方法。长板即塑料排水板，短桩是浆喷桩。在软土地基中按一定比例交叉布设长板和短桩。在施工中，先施工长板，后施工短桩，最后进行填土预压。这样，长板起加速固结作用，短桩起稳定作用，其最大的优点是费用较低，但技术上尚有一些问题还需要解决，因塑料排水板的排水功能是靠堆载预压的方法达到的，而浆喷桩形成复合地基，减少了荷载压力，无疑会降低排水效果。
　　
　　3.6真空联合堆载预压方案
　　真空预压技术是用专门设备，通过抽取真空在地基中产生负压，使土体孔隙中的水分排出。从有效应力原理可知：孔隙水排出，孔隙水压力减小后。有效应力就相应增加，在压力差作用下，土体中的水分被排出，土体得到固结。土体强度得到提高。通过抽真空而达到预压效果的方法称为真空预压。
　　真空联合堆载预压实质是真空预压和堆载预压的迭加。根据达西定律，土体中孔隙水的渗透速度与水力坡度(△h／L)成正比，增加水头差△h和减少排水距离L．均可加速土体排水固结。真空预压的加固机理是通过降低土体中孔隙水压力，也就是使加固区内形成负的超静孔隙水压力，加固区内外存在水头差，使之形成渗流需要的水力梯度；而堆载预压是由于堆载产生正的超静孔隙水压力，通过孔压的消散而使强度得到提高．两者联合作用，正负孔隙水压力的压差增大，也-就是增加水头差△h，造成孔压消散更快．加固效果更好。
　　真空预压方法的工程造价主要取决于真空泵的动力消耗。另外需要设地下排水体提供排水通道。真空联合堆载预压法的排水系统与真空预压完全相同．但加载系统由真空预压部分和堆载预压部分共两部分组成。
　　采用真空联合堆载预压的方法可以达到超载预压的目的，而不会产生填土超载预压(不利于稳定)的弊端。从理论上说，真空预压方案应该是深厚软土地基处理的最佳方案。但是目前国内在施工方面，真空压力尚不够大，希望通过试验工程的研究，使真空预压技术在深厚软土地区的应用有所突破。
　　
　　4深厚软土地基处理的存在问题
　　深厚软土由于其各项物理力学指标比较差，其处理措施存在一定难度，主要问题是：
　　(1)深厚软土沉降量较大，沉降速率较慢，特别是后期沉降量较大，桥头高路堤很难达到工后沉降10cm的标准要求；
　　(2)深厚软土地基沉降的规律性还不是很明显，变化较大；
　　(3)深层处理施工难度较大，费用较高；
　　(4)深厚软土地质条件变化差异大，难以有统一的处理措施实施。
　　由于存在诸多原因。故此，公路建设时对深厚软土处理措施的选择就尤为重要。
　　
　　5结束语
　　目前，我国高速公路正处在高速发展时期，线路选线不可避免地经过各式各样的深厚软土地区，相应的软土处治的设计、施工、检测技术也在日新月异地不断创新，应用越来越广泛。撰此文，仅希望能抛砖引玉，如有不当之处敬请同行专家批评指正。

《公路深厚软土地基处理措施详解》

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